综述：癌症免疫治疗中 mRNA 脂质纳米颗粒（LNPs）的研究进展

《The AAPS Journal》：Lipid Nanoparticles for mRNA Delivery in Cancer Immunotherapy

本文聚焦癌症免疫治疗中 mRNA-LNPs，阐述其设计、影响因素及应用进展。

　　

癌症免疫治疗中 mRNA 脂质纳米颗粒（LNPs）的研究进展

癌症免疫治疗有望成为癌症治疗的主要方式之一。信使核糖核酸（messenger RNA，mRNA）作为一个通用且前景广阔的平台，在开发有效的癌症免疫治疗方法中崭露头角。mRNA 疗法的递送系统对于实现最佳治疗效果和最小化副作用至关重要。脂质纳米颗粒（lipid nanoparticles，LNPs）在 mRNA 递送方面已取得巨大成功，众多 LNPs 被设计和优化，以增强 mRNA 的稳定性、促进转染，并确保其能进入细胞内进行后续处理。然而，仍存在一些挑战，例如提高内体逃逸效率和被动靶向性等。本文将着重介绍癌症免疫治疗中 mRNA-LNPs 的关键研究进展。

一、LNPs 的设计

（一）化学结构

LNPs 通常由多种成分构成，包括可电离脂质、磷脂、胆固醇和聚乙二醇（PEG）修饰的脂质等。可电离脂质在酸性环境下（如内体中）能够质子化，从而与带负电荷的 mRNA 形成稳定的复合物，并且有助于内体逃逸。不同化学结构的可电离脂质，其 pKa 值、疏水性等性质有所差异，这些差异会影响 LNPs 与 mRNA 的结合能力以及后续的递送效果 。例如，某些可电离脂质具有特定的烷基链长度和不饱和键，这能调节 LNPs 的膜流动性和融合特性，进而影响其细胞摄取和内体逃逸效率。磷脂则是构成 LNP 双层膜结构的重要成分，维持其稳定性。胆固醇可调节膜的刚性和流动性，优化 LNPs 的物理性质。PEG 修饰的脂质能减少 LNPs 在血液循环中的非特异性吸附，延长其在体内的循环时间。

（二）表征

对 LNPs 进行全面的表征是评估其性能的关键步骤。常用的表征方法包括动态光散射（Dynamic Light Scattering，DLS），用于测量 LNPs 的粒径大小和粒径分布。合适的粒径范围对于 LNPs 的体内分布和细胞摄取至关重要，一般来说，较小粒径（如 50 - 150 nm）的 LNPs 更有利于被动靶向肿瘤组织 。此外，zeta 电位也是一个重要的表征参数，它反映了 LNPs 表面的电荷性质。带正电荷的 LNPs 在与带负电荷的细胞表面相互作用时具有优势，但过高的正电荷可能会导致非特异性的细胞毒性。透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）可直观观察 LNPs 的形态结构，确认其是否为均匀的球形颗粒以及双层膜结构是否完整。

（三）结构 - 活性关系（SAR）

研究 LNPs 组成成分的结构 - 活性关系，有助于深入理解其性能并进行针对性优化。例如，通过改变可电离脂质的化学结构来调整其 pKa 值，发现 pKa 值与内体逃逸效率密切相关。当 pKa 值在 6.2 - 6.8 之间时，可电离脂质在生理 pH 下呈电中性，减少了在血液循环中的非特异性相互作用，而在内体酸性环境中能迅速质子化，有效促进内体逃逸。同时，研究还表明，磷脂和胆固醇的比例会影响 LNPs 的稳定性和膜流动性，进而影响 mRNA 的递送效率。优化这些成分的比例，可以获得具有最佳性能的 LNPs。

二、影响 mRNA - LNPs 性能的关键因素

（一）转染效率

转染效率是衡量 mRNA - LNPs 性能的重要指标之一。多个因素会影响转染效率，首先是 LNPs 与 mRNA 的结合能力。良好的结合不仅能保护 mRNA 免受核酸酶的降解，还能确保其有效进入细胞。研究发现，调整可电离脂质与 mRNA 的电荷比（N/P 比）可以优化结合效果，当 N/P 比在一定范围内（如 4 - 8）时，转染效率较高。此外，细胞表面受体的表达情况也会影响转染效率。某些细胞表面存在特定的受体，能够与 LNPs 表面的配体相互作用，促进细胞摄取。例如，肿瘤细胞表面过度表达的低密度脂蛋白受体（Low - Density Lipoprotein Receptor，LDLR），可以通过与 LNPs 表面修饰的载脂蛋白 E（Apolipoprotein E，ApoE）结合，增强肿瘤细胞对 mRNA - LNPs 的摄取。

（二）被动靶向

被动靶向是指利用肿瘤组织的生理特性，使 LNPs 在体内自然地富集到肿瘤部位。肿瘤组织具有高血管通透性和淋巴回流障碍的特点，即所谓的增强渗透和滞留效应（Enhanced Permeability and Retention effect，EPR 效应）。合适粒径的 LNPs（如前文所述的 50 - 150 nm）能够通过肿瘤血管的间隙渗透到肿瘤组织中，并在肿瘤组织中积累。此外，LNPs 表面的 PEG 修饰可以延长其在血液循环中的时间，增加其到达肿瘤组织的机会。然而，被动靶向的效率仍有待提高，例如，部分 LNPs 可能会在非靶组织中积累，导致副作用的产生。

（三）肿瘤趋向性

肿瘤趋向性是指 mRNA - LNPs 能够特异性地趋向肿瘤组织的能力。除了被动靶向机制外，主动靶向策略也在不断发展。通过在 LNPs 表面修饰特定的配体，如抗体、肽段或适配体等，使其能够与肿瘤细胞表面的特异性抗原或受体结合，实现主动靶向。例如，将抗 HER2 抗体修饰在 LNPs 表面，可以使 mRNA - LNPs 特异性地趋向 HER2 阳性的乳腺癌细胞。此外，肿瘤微环境中的某些因素，如低 pH 值、高浓度的基质金属蛋白酶等，也可以被利用来设计具有肿瘤趋向性的 LNPs。例如，设计对 pH 敏感的 LNPs，在肿瘤微环境的酸性条件下能够发生结构变化，促进 mRNA 的释放和细胞摄取。

三、mRNA - LNPs 在癌症免疫治疗中的应用

（一）临床前应用

在临床前研究中，mRNA - LNPs 已展现出良好的治疗效果。例如，将编码肿瘤相关抗原（Tumor - Associated Antigen，TAA）的 mRNA 包裹在 LNPs 中，注射到小鼠体内后，能够诱导机体产生特异性的免疫反应，激活 T 细胞和 B 细胞，从而抑制肿瘤的生长。研究还发现，联合使用多种 mRNA 编码的不同抗原，可以增强免疫反应的多样性和强度。此外，mRNA - LNPs 还可以用于递送免疫调节因子，如细胞因子等，调节肿瘤微环境，增强机体的抗肿瘤免疫能力。例如，将编码白细胞介素 - 2（Interleukin - 2，IL - 2）的 mRNA 通过 LNPs 递送到肿瘤部位，能够促进 T 细胞的增殖和活化，提高抗肿瘤效果。

（二）临床应用

在临床应用方面，mRNA - LNPs 也取得了一定的进展。一些基于 mRNA - LNPs 的癌症免疫治疗药物已经进入临床试验阶段。例如，针对黑色素瘤的 mRNA 疫苗，通过 LNPs 递送编码黑色素瘤相关抗原的 mRNA，在部分患者中引发了有效的免疫反应，表现出一定的抗肿瘤活性。此外，在其他类型的癌症，如肺癌、结直肠癌等的治疗中，mRNA - LNPs 也在探索其应用潜力。然而，临床应用仍面临一些挑战，如如何进一步提高治疗效果、降低副作用以及优化给药方案等。例如，在临床试验中发现，部分患者在接受 mRNA - LNPs 治疗后会出现发热、疲劳等不良反应，需要进一步研究其发生机制并寻找有效的解决方法。

综上所述，癌症免疫治疗中 mRNA - LNPs 的研究取得了显著进展，但仍面临诸多挑战。在 LNPs 的设计方面，需要进一步优化其化学结构和组成成分，以提高其性能。对于影响 mRNA - LNPs 性能的关键因素，如转染效率、被动靶向和肿瘤趋向性等，还需要深入研究，以寻找更有效的改进策略。在临床应用中，需要开展更多的临床试验，评估其安全性和有效性，并不断优化治疗方案。相信随着研究的不断深入，mRNA - LNPs 在癌症免疫治疗中将会发挥更大的作用，为癌症患者带来新的希望。