mRNA-LNP递送单链抗体片段预防蛇毒肌毒素II诱导骨骼肌损伤的临床前研究

《TRENDS IN Biotechnology》：Intramuscular delivery of mRNA-encoded single-chain variable fragments prevents myotoxin II-induced skeletal muscle damage in a preclinical model

本研究针对蛇伤局部组织损伤缺乏有效疗法的难题，开发了基于mRNA-脂质纳米颗粒（LNP）技术的新型治疗策略。研究人员通过肌肉注射编码抗肌毒素II（M-II）单链可变片段（scFv）的mRNA-LNPs，在小鼠模型中成功表达功能性抗体片段，显著减轻了Bothrops asper蛇毒及M-II毒素引起的肌坏死、基底膜损伤和血管渗漏。该研究为蛇伤局部组织保护提供了创新性解决方案，拓展了mRNA技术在毒素中和领域的应用前景。

　　

每年，蛇咬伤在全球造成超过14万人死亡和40万人残疾，尤其对医疗资源匮乏的农村地区造成沉重负担。尽管抗蛇毒血清是当前唯一的特异性治疗手段，但其对蛇毒引起的局部组织损伤（如肌肉坏死、永久性残疾）效果有限。这主要是因为蛇毒毒素可快速结合组织靶点，而静脉注射的抗蛇毒血清难以有效渗透至损伤部位。因此，开发能够直接在毒素作用部位发挥中和作用的新疗法迫在眉睫。

在此背景下，由José R. Almeida、Christoffer V. Sorensen、Andreas H. Laustsen和Sakthivel Vaiyapuri等学者领导的研究团队在《Trends in Biotechnology》发表了一项创新性研究，探索利用mRNA-LNP（脂质纳米颗粒）技术表达毒素特异性单链可变片段（scFv），以预防蛇毒肌毒素II（M-II）诱导的骨骼肌损伤。该研究首次将mRNA技术应用于蛇伤治疗领域，为解决局部组织损伤难题提供了新思路。

关键技术方法

研究采用临床批准的脂质配方（SM102/DSPC/胆固醇/DMG-PEG₂₀₀₀）封装编码抗M-II scFv的mRNA，通过纳米组装平台制备均一粒径（70-90 nm）的LNP。在体外实验中，利用人源AB1190肌管模型评估scFv表达效率及中和能力；在体内实验中，通过C57BL/6小鼠胫骨前肌注射模型验证其保护效果。关键检测指标包括肌酸激酶（CK）、乳酸脱氢酶（LDH）水平、组织病理染色（H&E、免疫荧光）及细胞外基质成分分析。

研究结果

mRNA-LNPs诱导肌管内scFv表达

转染mRNA-LNPs（1 μg/mL）24小时后，人源肌管培养基中可检测到特异性scFv表达，且细胞形态未受影响。表达产物能显著抑制M-II（1.25 μg/mL）和Bothrops asper全毒（1.25 μg/mL）引起的肌管萎缩和损伤标志物释放。

浓度与时间依赖性保护效应

scFv表达水平与mRNA-LNPs浓度相关，2.5 μg/mL为最优浓度，而5 μg/mL则因LNP毒性反而加重损伤。保护作用需至少12小时预孵育才能显现，24小时达到最大效果，提示该技术适用于毒素持续作用的病理过程。

小鼠体内验证保护作用

胫骨前肌注射mRNA-LNPs（3.4 μg/只）48小时后，小鼠血清中可检测到scFv，且肌肉组织对后续M-II攻击（50 μg/20 g）表现出显著抵抗。组织学分析显示，治疗组肌坏死区域缩小，IgG浸润减少，基底膜成分（层粘连蛋白、胶原IV）和血管标记物（CD31）保存更完整，纤维蛋白沉积显著降低。

结论与意义

本研究证实了mRNA-LNP技术可在局部组织表达功能性scFv，并有效中和蛇毒肌毒素的破坏作用。尽管当前技术仍需优化（如缩短抗体表达时间、开发多毒素靶向配方），但其为解决抗蛇毒血清无法应对的局部组织损伤提供了全新路径。该策略未来可与传统抗蛇毒血清联用，形成系统性与局部协同治疗的新模式，尤其适用于医疗条件落后的蛇伤高发地区。研究团队将技术成熟度（TRL）评定为4级，为后续临床转化奠定了重要基础。