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近日，上海交通大學章雪晴教授、新澤西理工學院許曉陽教授團隊合作，在 Nature Communications 期刊發(fā)表了題為：mRNA lipid nanoparticle-mediated pyroptosis sensitizes immunologically cold tumors to checkpoint immunotherapy 的研究論文。

該研究提出了一種基于mRNA的細胞焦亡納米藥物治療方法，它能夠啟動癌癥免疫周期，將冷腫瘤轉(zhuǎn)化為炎癥細胞因子表達和T細胞浸潤的熱腫瘤，從而有效治療免疫冷腫瘤。

細胞焦亡（pyroptosis）是一種炎癥性程序性細胞死亡，由gasdermin（GSDM）家族蛋白的蛋白水解性裂解觸發(fā)。GSDM通常通過其N端和C端結(jié)構(gòu)域的分子內(nèi)相互作用而自我抑制。在連接區(qū)被特異性半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶和其他蛋白酶裂解后，壞死性端結(jié)構(gòu)域形成低聚物并轉(zhuǎn)移到質(zhì)膜。游離N端結(jié)構(gòu)域與脂質(zhì)成分結(jié)合并在細胞膜上并打孔，導(dǎo)致質(zhì)膜快速破裂，并釋放危險相關(guān)分子模式（DAMP）和促炎細胞因子。免疫細胞識別特定的DAMP，進而觸發(fā)一系列免疫反應(yīng)，包括免疫細胞的激活和浸潤。此外，通過焦亡孔釋放的促炎細胞因子有助于逆轉(zhuǎn)免疫抑制性腫瘤微環(huán)境（TME）。

盡管這些發(fā)現(xiàn)令人鼓舞，但許多癌癥中GSDM的低表達和復(fù)雜的裂解過程阻礙了通過遞送蛋白酶來觸發(fā)細胞焦亡以產(chǎn)生抗腫瘤免疫。

研究團隊推測通過直接傳遞N末端GSDM結(jié)構(gòu)域誘導(dǎo)的細胞焦亡是在癌癥免疫周期中引發(fā)一系列事件并將冷腫瘤轉(zhuǎn)化為熱腫瘤的有效方法。

基于mRNA納米藥物的基因治療具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。最近，該成功開發(fā)了一種可合成的可電離陽離子脂質(zhì)納米顆粒（AA3-Dlin LNPs）的制劑，該制劑具有良好的安全性和較高的體內(nèi)外mRNA翻譯效率。mRNA-LNPs與GSDM協(xié)同激活細胞焦亡，有望在腫瘤治療中發(fā)揮重要作用。

在該研究中，我們提出了一種基于mRNA的納米醫(yī)學方法，其中AA3-Dlin LNP配方封裝了一個編碼GSDMB N-端結(jié)構(gòu)域的單劑mRNA——GSMDBNT mRNA@LNP。開發(fā)的GSMDBNT mRNA@LNP配方由可電離陽離子脂質(zhì)（AA3-Dlin）、磷脂、膽固醇和PEG自組裝，GSMDBNT mRNA通過靜電相互作用被包裹在LNP內(nèi)。

研究團隊期望這種LNP可以被遞送到腫瘤組織中，在那里，mRNA被翻譯為GSDMB蛋白的端結(jié)構(gòu)域，并直接觸發(fā)細胞焦亡，而不需要蛋白酶裂解。

細胞焦亡具有誘導(dǎo)免疫細胞死亡、啟動促炎細胞因子釋放以及激活和招募腫瘤內(nèi)免疫細胞的能力，進而導(dǎo)致一系列事件，進一步促進細胞死亡、細胞因子釋放和免疫應(yīng)答激活。由此產(chǎn)生的正反饋回路可創(chuàng)建有利的免疫原性熱腫瘤微環(huán)境，使癌細胞對免疫檢查點阻斷（ICB）介導(dǎo)的免疫治療敏感，顯示出優(yōu)于單藥治療的腫瘤抑制作用。

體外細胞實驗結(jié)果表明，即使由單藥GSMDBNT mRNA@LNP觸發(fā)的低水平腫瘤細胞焦亡也足以誘導(dǎo)穩(wěn)定的免疫原性細胞死亡。

在多個免疫冷腫瘤小鼠模型中，研究結(jié)果表明，mRNA-LNP觸發(fā)的細胞焦亡可以抑制腫瘤生長和延長小鼠模型總生存期，并伴有促炎細胞因子的刺激和促進腫瘤微環(huán)境中免疫細胞的募集。
此外，mRNA-LNP觸發(fā)細胞焦亡還可以提高免疫檢查點抑制劑（aPD-1）介導(dǎo)的免疫治療的療效，甚至在原位4T1乳腺癌和高度侵襲性B16F10黑色素瘤模型中實現(xiàn)腫瘤消除和長期生存。

此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，mRNA-LNP觸發(fā)細胞焦亡可以與aPD--1介導(dǎo)的免疫治療有效協(xié)同治療效果，誘導(dǎo)局部免疫應(yīng)答，進而產(chǎn)生全身效應(yīng)，根除黑色素瘤和抑制遠端腫瘤的生長。

綜上所述，該研究表明，基于mRNA的細胞焦亡納米藥物提供了一種簡單而高效的策略，以實現(xiàn)強大的抗腫瘤免疫和增強免疫冷腫瘤的免疫治療效果。更重要的是，該研究提供了一個通用平臺，有望擴展到免疫檢查點阻斷療法之外的其他免疫治療方法，具有很高的轉(zhuǎn)化應(yīng)用前景。