综述：下一代mRNA癌症免疫治疗的协同共递送方法

《Materials Today Advances》：Synergistic co-delivery approaches for next-generation mRNA cancer immunotherapy

　　

信使RNA（mRNA）疫苗作为一种新型免疫治疗平台的出现，得益于其快速生产、灵活设计以及诱导体液免疫和细胞免疫的能力。然而，其更广泛的应用受到递送效率、免疫调节和疾病特异性靶向等方面挑战的限制。为了解决这些问题，研究人员开发了共递送策略，通过将mRNA与其他生物活性化合物（包括免疫佐剂（如Toll样受体（TLR）或干扰素基因刺激因子（STING）激动剂）、细胞因子（如粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）、白细胞介素-12（IL-12））、RNA干扰分子（如靶向PD-L1的小干扰RNA（siPD-L1）、微小RNA-155（miR-155））以及小分子药物（如化疗药物、检查点抑制剂））结合，实现协同效应。所有这些方法均增强了抗原呈递，重塑了免疫抑制性肿瘤微环境，并建立了强大的适应性免疫。本文系统综述了mRNA共递送系统的最新进展，重点关注载体生物学、免疫生物学结果和临床开发，特别强调了疾病特异性定制和转化挑战。通过将共递送概念与精准免疫治疗相结合，mRNA疫苗有望成为对抗癌症、慢性感染和病毒威胁的下一代平台。为提供清晰的概念框架，研究人员概述了四种主要的共递送策略：免疫佐剂、细胞因子、RNA干扰工具和小分子治疗药物的共递送，每种策略分别应对疫苗有效性的不同障碍。

论文主体部分围绕mRNA疫苗的协同共递送策略展开，系统综述了其创新设计、载体平台、免疫机制、临床进展及未来展望。

**1. 引言**
mRNA疫苗作为新型平台，具有快速生产、灵活设计、不整合基因组等优势，但面临递送效率低、稳定性差、过度激活先天免疫等挑战。为克服这些局限，研究人员开发了共递送策略，将mRNA与免疫佐剂（如Toll样受体（TLR）或干扰素基因刺激因子（STING）激动剂）、细胞因子（如粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）、白细胞介素-12（IL-12））、RNA干扰工具（如靶向程序性死亡配体1的小干扰RNA（siPD-L1））及小分子药物联合递送，以增强抗原呈递、激活先天免疫并阻断免疫逃逸。

**2. mRNA疫苗共递送策略的创新**
**2.1 源自mRNA固有特性的佐剂**：未修饰的mRNA通过激活TLR3、TLR7/8、视黄酸诱导基因I（RIG-I）等模式识别受体（PRRs）发挥内在佐剂作用，促进促炎细胞因子释放。核苷修饰（如假尿苷）可抑制过度免疫激活，但黑色素瘤分化相关蛋白5（MDA-5）识别修饰mRNA可增强干扰素-α（IFNα）产生，强化抗原特异性T细胞和抗体应答。

**2.2 依赖于递送系统因素的佐剂**：脂质纳米颗粒（LNP）的脂质成分具有佐剂活性。例如，可电离阳离子脂质1,2-二亚油氧基-3-二甲氨基丙烷（DLinDMA）通过诱导白细胞介素-6（IL-6）产生，促进滤泡辅助性T细胞（TFH）和生发中心B细胞应答。阳离子脂质样材料C1通过TLR4信号通路刺激炎症细胞因子释放。佐剂的物理特性（如颗粒形态）也影响免疫应答，颗粒状甘露聚糖比可溶性形式更有效。

**2.3 mRNA+免疫佐剂共递送策略**：TLR7/8激动剂（如R848）和STING通路激动剂（如CF501、ADU-S100）可协同增强先天和适应性免疫。CpG寡脱氧核苷酸（CpG ODNs）作为TLR9激动剂，诱导Th1型免疫应答。共递送策略包括将mRNA与佐剂共同封装于LNP中，或通过表面修饰实现联合释放。研究表明，共递送卵清蛋白（OVA）编码mRNA与CpG ODNs可显著增强CD8⁺ T细胞活化。但TLR激动剂可能引发过度炎症或全身毒性，需谨慎设计剂量和释放动力学。

**2.4 STING与肽新抗原的共递送**：新抗原疫苗的设计原则是抗原与佐剂的协调递送，以模拟天然癌细胞免疫原性。pH响应性内体溶解性聚合物囊泡（聚合物体）可共包封肽新抗原和环二核苷酸STING激动剂（如环磷酸鸟苷-磷酸腺苷（cGAMP）），促进同时递送至抗原呈递细胞（APCs），增强主要组织相容性复合体I类（MHC-I）呈递和CD8⁺ T细胞启动。聚合物体通过内体逃逸提高胞质递送效率，并利用纳米尺度特性增强淋巴结积累和APC摄取。

**2.5 mRNA+抗原呈递促进因子共递送策略**：粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）编码序列与抗原mRNA共递送可促进局部树突状细胞（DC）招募和抗原摄取。白细胞介素-12（IL-12）共递送可增强Th1极化和干扰素-γ（IFN-γ）释放，将“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”。但IL-12等细胞因子过度表达可能引发全身炎症。

**2.6 mRNA与siRNA/miRNA的共递送**：将mRNA与靶向程序性死亡配体1的小干扰RNA（siPD-L1）共封装于可电离LNP中，可同时增强抗原表达和DC呈递，并降低肿瘤微环境（TME）中PD-L1表达，提高CD8⁺ T细胞活化。微小RNA-155（miR-155）模拟物与mRNA共递送可诱导DC成熟和Th1偏向应答。但mRNA和RNA干扰（RNAi）试剂需实现同步胞内释放和运输，这是当前挑战。

**2.7 mRNA与小分子药物的共递送**
**2.7.1 mRNA+免疫原性化疗**：某些化疗药物（如阿霉素、奥沙利铂、紫杉醇）除细胞毒性外，还可诱导免疫原性细胞死亡（ICD），释放损伤相关分子模式（DAMPs），促进DC成熟和抗原呈递。纳米载体可共递送mRNA和化疗药物，实现协同抗肿瘤效果。
**2.7.2 mRNA+免疫检查点抑制剂**：小分子检查点抑制剂（如吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）抑制剂）可通过恢复T细胞稳态增强mRNA疫苗的免疫启动。与mRNA疫苗联合使用可增加瘤内CD8⁺ T细胞浸润和IFN-γ产生。
**2.7.3 mRNA+STING激动剂**：聚合物体递送STING激动剂至胞质可增强I型干扰素（IFN）产生和DC成熟，与mRNA递送联合具有良好抗肿瘤协同作用。
**2.7.4 mRNA+靶向小分子抑制剂**：丝裂原活化蛋白激酶激酶（MEK）、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）或布鲁顿酪氨酸激酶（BTK）抑制剂可重塑TME，促进MHC-I表达，将“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”。

**2.8 mRNA共递送系统的载体设计**
**2.8.1 脂质纳米颗粒（LNP）**：LNP由可电离脂质、胆固醇、磷脂和聚乙二醇（PEG）化脂质组成，实现高效递送和内体逃逸。选择性器官靶向（SORT）策略和机器学习平台（如AGILE）正在优化LNP的器官靶向性和安全性。
**2.8.2 混合与非病毒纳米载体**：脂质-聚合物杂化体结合LNP转染活性和聚合物稳定性；病毒样颗粒（VLPs）和细胞外囊泡（EVs）提供天然趋向性；无机载体（如金纳米颗粒、二氧化硅微壳）提供成像对比和刺激响应性。
**2.8.3 聚合物纳米颗粒**：聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚乙烯亚胺（PEI）、聚β-氨基酯（PBAEs）等聚合物载体可共递送多种载荷，并可设计为pH、氧化还原或酶响应性。电荷改变可释放转运体（CARTs）可实现内体逃逸。
**2.8.4 石墨烯和氧化石墨烯（GO）**：GO具有大比表面积，可高效吸附和功能化治疗分子。研究利用GO和PEI构建可注射水凝胶，持续释放mRNA和佐剂R848，增强抗原特异性CD8⁺ T细胞应答。
**2.8.5 无机纳米材料**：二氧化硅纳米颗粒（SNPs）具有高载药量和可调孔径，可递送抗原肽。硒纳米颗粒（Se-NPs）具有抗氧化和抗炎特性，可恢复自然杀伤（NK）细胞功能。
**2.8.6 金属基纳米颗粒**：金纳米颗粒（Au-NPs）可通过表面修饰递送小分子药物、蛋白质和核酸；银纳米颗粒（Ag-NPs）通过诱导氧化应激发挥抗癌作用，但存在正常细胞毒性问题。
**2.8.7 介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs）**：MSNs具有高比表面积和孔容，可共递送化疗药物和微RNA（miRNA），通过二硫键连接实现响应性释放。
**2.8.8 铜纳米颗粒（Cu-NPs）**：Cu-NPs通过产生活性氧（ROS）和调节基因表达诱导癌细胞凋亡，但需注意正常细胞毒性。
**2.8.9 智能刺激响应系统**：pH、酶、ROS或外部刺激（如磁场、超声）触发的载体可实现精准释放，如磁转染和超声激活水凝胶。
**2.8.10 先进生物材料平台比较分析**：脂质基、聚合物基、无机基、碳基等平台各有优劣，未来趋势是开发多功能杂化平台，结合智能功能和可规模化制造。

**3. 共递送策略的比较分析**：药物-药物共递送适用于联合化疗，但需优化药物比例和释放同步性；药物-基因共递送可靶向分子通路，但面临基因不稳定和内体逃逸障碍；刺激响应系统提供时空控制，但设计复杂。同时递送和序贯递送策略各有适用场景。

**4. 共递送系统在医学领域的应用**：纳米颗粒可共递送化疗药物、基因（mRNA、siRNA、miRNA、pDNA）及药物-基因组合，用于克服多药耐药（MDR）和实现协同治疗。例如，共递送阿霉素和靶向P-糖蛋白（P-gp）的siRNA可逆转MDR。

**5. 生物材料平台设计与工程考虑**：包括载荷结构（共封装、核壳结构）、货物兼容性、释放控制（扩散、降解、刺激响应）、胞内运输（内体逃逸）、靶向机制（被动/主动靶向）和可制造性（规模化、GMP合规）。这些因素直接影响共递送系统的疗效和临床转化。

**6. mRNA共递送系统的免疫学机制**：共递送通过增强免疫原性和降低免疫耐受发挥作用。佐剂（如TLR4激动剂单磷酰脂A（MPLA））可诱导Th1偏向免疫；STING激动剂激活I型干扰素信号，增强DC交叉呈递和CD8⁺ T细胞应答。IL-7 mRNA共递送可维持长期体液免疫。通过共递送siPD-L1等RNAi工具，可下调免疫抑制分子，克服肿瘤免疫耐受。

**7. mRNA共递送策略的临床前和临床进展**：临床前研究在小鼠模型中验证了mRNA共递送系统的抗肿瘤效果，如未修饰mRNA疫苗诱导强I型干扰素依赖性免疫；m1Ψ修饰可能削弱免疫原性。临床研究方面，DC加载mRNA疫苗和mRNA-4157个性化新抗原疫苗已进入临床试验，显示出良好的安全性和免疫原性。但翻译障碍包括多组分制剂复杂性、mRNA稳定性、冷链需求、过度免疫激活风险等，需通过智能递送平台和AI辅助设计解决。

**8. 未来展望**：共递送策略需针对疾病特异性免疫环境进行定制，例如在免疫抑制性肿瘤中联合siPD-L1或免疫原性化疗，在病毒感染中联合IL-7维持长期免疫。下一代平台将整合主动靶向、机器学习优化、GMP标准化制造和跨学科合作，实现模块化、个性化精准免疫治疗。

**9. 结论**：mRNA共递送平台通过协同递送抗原、佐剂、细胞因子、RNAi工具和小分子，可将“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”，维持长期免疫，并打破免疫抑制屏障。尽管面临递送效率、生物安全和大规模生产等挑战，但刺激响应载体、AI优化设计和标准化制造有望推动其临床转化，在癌症和新兴传染病领域实现个性化、强效持久的免疫治疗。