模块化mRNA鸡尾酒协同激活肿瘤抗原特异性T细胞用于精准癌症免疫治疗

《OncoImmunology》：Modular mRNA cocktail enables synergistic activation of antigen-specific T cells for cancer immunotherapy

　　

基于mRNA的疗法已在SARS-CoV-2疫苗中取得显著成功，并正在癌症免疫治疗领域崭露头角。然而，传统mRNA癌症疫苗的疗效在一定程度上受到肿瘤相关抗原和新抗原免疫原性较低的制约。研究人员通过构建一种模块化、基于脂质体的mRNA鸡尾酒来解决这一局限，该鸡尾酒包含三种不同的mRNA，分别编码肿瘤抗原、共刺激分子CD80和膜锚定IL-2。给予该mRNA鸡尾酒可协同激活肿瘤抗原特异性CD8⁺ T细胞，并产生强劲的抗肿瘤免疫应答。此外，将mRNA鸡尾酒中的IL-2替换为膜锚定IL-12后，可在体内诱导内源性抗原特异性Th1辅助性T细胞的扩增和分化。重要的是，该平台在HLA-A*02:01转基因小鼠中激活了NY-ESO-1特异性CD8⁺ T细胞，凸显了其转化潜力。这种模块化mRNA鸡尾酒通过协调激活CD8⁺和CD4⁺ T细胞应答，为精准癌症免疫治疗提供了一个灵活且可转化的平台。

模块化mRNA鸡尾酒协同激活抗原特异性T细胞用于癌症免疫治疗——论文解读

mRNA疗法在SARS-CoV-2疫苗中展现出前所未有的研发速度和临床实用性，推动了全球对mRNA治疗性药物的关注。在癌症免疫治疗领域，编码肿瘤新抗原的mRNA疫苗已进入临床试验，但传统mRNA癌症疫苗仍受限于肿瘤相关抗原和新抗原免疫原性较低的问题。T细胞活化不仅依赖T细胞受体（TCR）识别主要组织相容性复合体（MHC）-肽复合物，还需要共刺激信号。专职抗原提呈细胞（APC）表达共刺激分子，而非APC缺乏这些分子，摄取mRNA后无法直接激活初始CD8⁺ T细胞，需依赖抗原转移给交叉提呈树突状细胞，这使得mRNA疫苗疗效受限。为此，研究人员设计了一种模块化、脂质体递送的mRNA鸡尾酒，同时编码肿瘤抗原、共刺激分子CD80和膜锚定IL-2，以提供抗原、共刺激和细胞因子三重信号，增强抗原特异性T细胞应答。

研究人员通过体外转录合成含Cap1帽子结构和N1-甲基假尿苷修饰的mRNA，利用in vivo-jetRNA⁺脂质体试剂进行体内递送。研究使用了C57BL/6小鼠、OT-I TCR转基因小鼠和HLA-A*02:01转基因小鼠（HHD小鼠）等动物模型，以及E.G7（OVA表达EL4淋巴瘤细胞）和Rpl18突变表达的MC38结肠癌细胞系。核心方法包括流式细胞术、MHC I类和II类四聚体染色、肿瘤生长监测、肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）分析以及体内杀伤实验。研究结果如下：

一、mRNA鸡尾酒转染细胞可激活抗原特异性CD8⁺ T细胞。将编码OVA-MITD（含OT-I和OT-II表位的模型抗原）、CD80和膜锚定IL-2的mRNA共转染MC38细胞后，与OT-I T细胞共培养，三者组合诱导的OT-I增殖最显著，表明抗原、共刺激和细胞因子信号的协同作用不可或缺。

二、体内给予mRNA鸡尾酒可刺激抗原特异性CD8⁺ T细胞。在E.G7肿瘤模型中，每周静脉注射一次、连续三周后，OVA-MITD+CD80+IL-2鸡尾酒组脾脏中OVA四聚体⁺ CD8⁺ T细胞比例达56%，显著高于OVA-MITD单药组的24.3%，并呈现CD44^hiCD62L^low效应表型且表达IFN-γ。治疗性给药后，鸡尾酒组肿瘤抑制和生存延长均优于单药组，TIL中CD8⁺ T细胞比例由4.6%升至13.5%。

三、mRNA鸡尾酒可扩增新抗原特异性CD8⁺ T细胞。在Rpl18-MC38新抗原模型中，鸡尾酒同样诱导Rpl18四聚体⁺ CD8⁺ T细胞显著扩增，并分化为效应/效应记忆表型。治疗性给药中，鸡尾酒组肿瘤生长明显减缓、生存期延长；联合静脉与瘤内（i.v.+i.t.）给药可进一步增强肿瘤控制，部分小鼠达到完全缓解；提前至第3天开始治疗也能延缓肿瘤进展。

四、预防性接种可延缓肿瘤进展并产生保护性抗肿瘤免疫记忆。在Rpl18-MC38肿瘤接种前进行三周预防免疫，鸡尾酒组肿瘤生长明显延迟，一只小鼠全程无瘤。无瘤小鼠及治疗性i.v.+i.t.方案达到完全缓解的小鼠，在无额外mRNA给药的情况下再次接受肿瘤细胞攻击，均表现出对二次肿瘤的强抵抗，提示该平台可诱导持久免疫记忆。

五、整合IL-12的mRNA鸡尾酒可在体内促进抗原特异性CD4⁺ T细胞的Th1分化。将抗原与MHC II类分子（I-A^b）融合构建OVA-MHC-II mRNA，与CD80和膜锚定IL-12组成鸡尾酒，两次静脉给药后，MHC-II四聚体⁺ CD4⁺ T细胞显著扩增，其中27%表达Th1主调控因子T-bet，并在体外OVA肽再刺激后产生IFN-γ，表明成功诱导Th1型应答。

六、联合MHC-I靶向和MHC-II靶向mRNA鸡尾酒可增强抗肿瘤疗效并建立持久保护性免疫。对荷E.G7小鼠交错给予MHC-I靶向鸡尾酒（OVA-MITD+CD80+IL-2）和MHC-II靶向鸡尾酒（OVA-MHC-II+CD80+IL-12），联合治疗的肿瘤抑制和生存优势均优于任一单方，部分小鼠完全消退。无瘤小鼠再次挑战E.G7细胞后肿瘤保持在约50 mm³以下，而对照片段生长迅速，表明协同诱导CD8⁺和CD4⁺应答可建立稳固的保护性记忆。

七、mRNA鸡尾酒可在HLA-A*02:01转基因小鼠中诱导HLA限制性应答。以临床相关肿瘤抗原NY-ESO-1为靶点，NY-ESO-1-MITD+CD80+IL-2鸡尾酒单次静脉给药后，可显著扩增NY-ESO-1四聚体⁺ CD8⁺ T细胞并使其分化为效应/记忆表型。体内杀伤实验中，经鸡尾酒免疫的小鼠能特异性清除NY-ESO-1肽负载靶细胞，而对照肽负载细胞保留，证明产生了功能性细胞毒性T淋巴细胞（CTL）。

讨论指出，通过调整mRNA鸡尾酒组成可定向诱导不同的T细胞亚群应答：IL-2偏向激活CD8⁺ T细胞，IL-12+MHC-II抗原偏向Th1型CD4⁺ T细胞；两者交错联用可协同增强抗肿瘤免疫。治疗方案中，早期治疗和联合i.v.+i.t.给药均能提高疗效，但最佳剂量间隔尚待优化。预防性疫苗虽延缓肿瘤进展，但未能完全阻止所有小鼠的原发肿瘤形成，而无瘤小鼠的再挑战结果证实了免疫记忆的建立。NY-ESO-1在HLA-A*02:01转基因模型中的成功激活支持其临床转化价值，但该模型不能完全模拟人类免疫系统，仍需在原发性人源APC和T细胞体系中验证。局限性包括：所用脂质体为非靶向试剂，未明确体内主要摄取和提呈细胞类型；未通过清除或基因实验确定各T细胞亚群对疗效的相对贡献；膜锚定细胞因子的分布、表达持续时间和全身暴露量尚未系统评估；给药途径的优劣和免疫记忆持久性需更大规模再挑战实验验证。该平台还具备模块化优势，可通过分别调节每种mRNA剂量实现灵活组合，并有望与免疫检查点阻断联合，以维持肿瘤微环境中疫苗扩增T细胞的功能。

综上，研究人员建立的模块化mRNA鸡尾酒策略，通过协调抗原呈递、共刺激和细胞因子信号，同时诱导抗原特异性CD8⁺和CD4⁺ T细胞应答，实现有效的抗肿瘤活性、功能性HLA-A*02:01限制性细胞毒性T细胞以及持久保护性免疫，为可编程mRNA癌症疫苗提供了临床前基础。