近日，中國科學技術大學王育才/李敏團隊在《Nature Biomedical Engineering》在線發表研究論文，提出了一種基于活體篩選優化的低免疫原性LNPs遞送PD-L1 mRNA的策略，實現了體內直接生成tol-APCs。研究團隊利用實驗設計（DOE），系統篩選LNPs的N/P比及脂質組成，并通過活體篩選評估免疫原性，最終篩選出既能高效轉染APCs、又不誘導免疫激活的最優LNPs配方。優化后的LNPs可在體內精準遞送PD-L1 mRNA，使APCs高效表達PD-L1，同時避免炎癥信號激活。在類風濕性關節炎和潰瘍性結腸炎模型中，該策略能夠選擇性抑制致病T細胞，同時促進Treg擴增，突破了mRNA技術在免疫調控中的應用局限，開辟了“體內耐受性免疫細胞工程”新方向（圖1）。
相比于傳統mRNA遞送系統（如COVID-19疫苗所用的LNPs），本研究優化的低免疫原性LNPs能夠精準靶向APCs，避免其表面共刺激分子（CD80/CD86/CD40）的異常上調，減少炎癥反應，同時保證mRNA的高效表達。這一策略不僅為mRNA技術在自身免疫疾病治療領域提供了新的可能，也為“體內耐受性免疫細胞工程”奠定了基礎。
圖1. 低免疫原性遞送mRNA生成tol-APCs用于自身免疫性疾病治療。
低免疫原性LNPs的定向設計與優化
傳統mRNA遞送系統（如COVID-19疫苗使用的LNPs）通過激活APCs表面的共刺激分子（CD80/CD86/CD40）介導強效免疫應答，但這與自身免疫病治療所需的免疫抑制目標相矛盾。為解決這一問題，研究團隊采用實驗設計（DOE）系統調整LNPs的四種組分（SM-102、DSPC、DMG-PEG2000、膽固醇）的摩爾比例與N/P比，構建LNPs庫。通過Taguchi正交實驗優化，并通過兩輪篩選，確定了具有低免疫原性、高表達效率的LNP配方。該配方顯著降低APC表面共刺激分子CD80/CD86/CD40的表達水平，同時保持轉染效率穩定。使用該配方LNPs封裝編碼PDL1的mRNA（LNPs/mPDL1），并經小鼠皮下注射后，淋巴結CD11c+和CD11b+細胞PDL1表達顯著升高，說明了tol-APCs的成功生成，而骨髓中未檢測到tol-APCs生成，且LNPs/mPDL1對非APC的免疫細胞影響極小，表明經優化的LNPs成功實現低免疫原性遞送PDL1 mRNA至APCs，實現tol-APCs的在體生成（圖2）。
圖2. LNP優化策略以實現低免疫原性遞送mRNA。
1. 從體外到體內的tol-APCs生成與功能驗證
體外模型中，DC2.4（樹突狀細胞系）和RAW264.7（巨噬細胞系）經LNPs/mPDL1處理后，表面PDL1蛋白表達量顯著提升2-3倍，證實其向tol-APCs的轉化能力。而在體內模型中，LNPs優先靶向淋巴結和脾臟中的CD11c+/CD11b+ APC細胞，表面PDL1陽性率顯著提高，而非APC細胞幾乎無表達。此外，研究團隊發現，LNPs/mPDL1處理后，tol-APCs的在體生成可維持4天左右，保證了其生成的有效性與可調控性（圖3）。
圖3. LNP/mPDL1誘導生成tol-APCs。
研究團隊隨后對生成的tol-APCs功能進行驗證。PD1在活化的T細胞中通常呈現高表達，而在初始T細胞中表達水平較低，其在防止T細胞過度活化和促進免疫耐受中發揮關鍵作用。研究團隊使用CD3/CD28激動性抗體（αCD3/CD28）刺激T細胞高表達PD1，來模擬活化的T細胞狀態，并與LNPs/mPDL1體外誘導生成的tol-APCs共培養；流式細胞術結果顯示tol-APCs顯著促進活化T細胞的凋亡，而對未活化T細胞無影響，提示其通過PDL1/PD1通路選擇性抑制活化T細胞。類似地，tol-APCs與T細胞共培養48小時后，流式細胞檢測到活化CD4+ 和CD8+ T細胞的增殖均顯著降低（圖4）。
圖4. LNP/mPDL1生成的tol-APCs在體外減少活化T細胞增殖并誘導其凋亡。
此外，該研究通過過繼細胞轉輸實驗探究了LNPs/mPDL1誘導的體內tol-APCs對活化T細胞抑制作用的選擇性。分離Balb/c小鼠脾臟T細胞并對部分T細胞刺激活化，將活化/未活化T細胞按1:1比例混合后過繼轉移到LNPs/mPDL1處理后BALB/c裸鼠體內（最小化宿主免疫系統的影響）。流式細胞術結果證實了受體小鼠體內成功生成耐受性DCs，同時與對照組相比，LNPs/mPDL1處理組活化T細胞比例顯著減少，T細胞中活化T細胞/非活化T細胞的比值也顯著降低。LNPs/mPDL1在體內選擇性減少CD4+ 和CD8+ 活化T細胞比例的同時，也增加了非活化T細胞的比例。這些結果表明，皮下注射的LNPs/mPDL1能夠選擇性地清除過度活化的T細胞，同時對靜息T細胞影響極小，凸顯了該方法的特異性與治療的安全性（圖5）。
圖5. tol-APCs選擇性減少體內活化T細胞。
2. 媲美臨床藥物誘導免疫抑制的效果
隨后，研究團隊構建了疾病模型來驗證LNPs/mPDL1對自身免疫病模型的治療效果。在Ⅱ型膠原免疫誘導的類風濕性關節炎（RA）模型中，DBA/1小鼠經LNPs/mPDL1治療后，關節腫脹評分顯著降低，且軟骨損傷程度接近正常水平（通過番紅固綠染色評估）。滑膜組織免疫組化分析顯示，IFN-γ和TNF-α的表達量水平降低，CD4+ 和CD8+ T細胞浸潤減少，而Tregs比例增加。值得注意的是，治療組的關節炎癥評分與TNF-α抑制劑依那西普相當，證實LNPs/mPDL1有效緩解RA癥狀（圖6）。
圖6. LNP/mPDL1體內生成的tol-APCs抑制RA進展。
研究團隊隨后對LNPs/mPDL1在另一自身免疫疾病——潰瘍性結腸炎（UC）模型的治療效果進行了評估。C57BL/6小鼠經DSS誘導后出現嚴重結腸縮短（平均長度5.6 cm）和黏膜損傷。LNPs/mPDL1治療組結腸長度恢復至正常水平（6.6 cm），且黏膜結構完整，隱窩破壞顯著緩解，且其治療效果與環孢素相當。同時LNPs/mPDL1治療顯著減少腸道炎癥部位的CD4+ 和CD8+ T細胞浸潤，增加了Treg數量，并降低TNF-α水平；此外，研究團隊還發現，LNPs/mPDL1顯著降低了腸系膜、腹股溝淋巴結、脾臟和血液中的效應T細胞（圖7）。
圖7. 體內生成的tol-APCs在UC小鼠模型中發揮治療作用。
該團隊通過優化LNPs的N/P比與脂質組成，顯著降低載體免疫原性，使APCs特異性高表達PD-L1而不引發炎癥反應，從而精準抑制致病性T細胞活性并擴增Treg。在RA和UC模型中，其療效優于臨床標準藥物依那西普與環孢素，且單次治療成本不足傳統體外細胞療法的1%，兼具高效性與經濟性。研究突破傳統療法的三大局限：無需體外操作，皮下注射直接靶向APCs；廣譜適應，非抗原特異性模式適用于病因不明的自身免疫病（如UC），而加載特定抗原可拓展至多發性硬化癥等疾病；平臺化擴展，未來可整合CTLA-4等共抑制分子或趨化受體增強療效，或通過肝靶向遞送誘導移植免疫耐受。此項成果以“體內細胞編程”理念，為自身免疫病、器官移植及蛋白替代療法提供全新范式，推動個體化醫療向精準免疫重塑邁進。
中國科學技術大學劉洋博士、劉潛博士、博士生張寶文為該論文共同第一作者，中國科學技術大學王育才教授、李敏副教授為本文共同通訊作者；團隊其他成員及合作者也為本研究做出了重要貢獻。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41551-025-01373-0
