《Nat Commun》：中科院团队用mRNA-LNP在腹腔里"现场制造"CAR巨噬细胞，36种CAR配方筛出与PD-1抗体的黄金搭档

《Nat Commun》：中科院团队用mRNA-LNP在腹腔里"现场制造"CAR巨噬细胞，36种CAR配方筛出与PD-1抗体的黄金搭档

实体瘤一旦发生腹膜转移，临床上就进入了棘手的下行通道。减瘤手术联合腹腔热灌注化疗（CRS+HIPEC）只对肿瘤负荷很小的少数患者有益，对晚期广泛腹膜转移的大多数患者并不作为临床选项；免疫治疗虽是前沿方向，腹腔肿瘤却早已演化出种种免疫逃逸手段，疾病进展、预后不良依旧常见。更麻烦的是，CAR巨噬细胞（CAR-M）这条被寄予厚望的路线，在体外科室制备的流程与FDA批准的CAR-T同样昂贵复杂，还带着病毒载体细胞工程潜在的成瘤风险，患者可及性大打折扣。腹腔本身其实藏着一个巨大的"细胞工厂"——恶性腹水中巨噬细胞约占免疫细胞的45%，肿瘤微环境里肿瘤相关巨噬细胞可占全部细胞的50%，而M2型巨噬细胞浸润高往往意味着预后差、免疫治疗耐药。能不能不体外造细胞，而是直接把"图纸"送进腹腔，让患者体内的巨噬细胞就地变成CAR-M？为此，中国科学院杭州医学研究所谭蔚泓/刘相伸/谢思韬团队开发了一种巨噬细胞靶向mRNA脂质纳米颗粒（PSβ-LNP），在腹腔内原位编程CAR-M并系统评估36种CAR构型，相关成果"Intraperitoneal programming of tailored CAR macrophages via mRNA lipid nanoparticle to boost cancer immunotherapy"发表于 Nature Communications（DOI: 10.1038/s41467-025-67674-9）。

◆ 载体设计：给LNP装上巨噬细胞的"识别码"

先解释一句主角：脂质纳米颗粒是核酸递送的明星载体，可电离脂质在酸性下带正电与核酸结合、进入细胞内后促使其从内涵体逃逸；而mRNA一旦被细胞接收，就能像临时工一样指挥细胞合成目标蛋白，不进细胞核、"打完即走"。本工作的巧妙之处在于给LNP换了两个配件：把磷脂酰丝氨酸（PS）作为巨噬细胞特异性摄取单元引入——巨噬细胞天生负责清理凋亡细胞表面的PS信号；再用植物甾醇β-谷甾醇替换部分胆固醇以提升mRNA转染效率，所得PSβ-LNP按SM102:DSPC:β-谷甾醇:DMG-PEG2000:DOPS=50:10:34:1:5的摩尔比经微流控自组装而成。所有CAR mRNA均做N1-甲基假尿苷修饰并Cap1加帽，压低外来核酸引发的固有免疫反应。表征结果：平均粒径164±0.7 nm，PDI（多分散系数，越接近0粒径越整齐）小于0.1，pKa约6.72——这个弱酸性pKa恰好在内涵体酸化时 protonation 加剧，帮助"破舱"释放mRNA。

图1 Design and functionality of CARs with va…

◆ 36种CAR构型：吞噬与炎症两条信号路线的排列组合

以往巨噬细胞CAR的胞内域（ICD）设计几乎只看CD3ζ一条路。但巨噬细胞本是靠一整套天然受体感知世界的多功能细胞，只用CD3ζ远未兑现其全部潜力。团队把候选ICD分成两族：促吞噬族CD3ζ与Dectin-1（C型凝集素，天然识别β-葡聚糖、负责抗真菌），促炎族CD40（与CD40L结合后推动M1型极化）、TLR2/TLR4（识别LPS触发炎症级联）、CD46（"病毒磁铁"）、CSF2R（IL-3/IL-5/GM-CSF受体共用链），组合出36种CAR构型逐一验证。体外共培养实验中，Dectin-1 CAR-M以E:T比依赖方式清除肿瘤细胞，其吞噬活性甚至不依赖CAR mRNA的投料量；CD3ζ CAR-M在10:1效靶比时活性最高。流式定量显示，CD3ζ与Dectin-1 CAR-M与肿瘤细胞的黏附比例分别较未处理组的7.0%提升至20.5%和17.4%；pHrodo Red标记的肿瘤碎片在酸性吞噬溶酶体内发出明亮红光，证明"吃进去并消化掉"真实发生。bulk RNA-seq的PCA与热图则显示不同ICD在BMDM中驱动各异的转录程序。

◆ 腹腔给药：一次注射，18小时完成原位编程

在CT26-luc结直肠癌腹腔转移同基因小鼠模型中，腹腔注射GFP-mRNA PSβ-LNP后18小时，腹水中约45%的细胞是巨噬细胞，其中60%以上GFP阳性——单个周期内即完成高效转染，显著超越传统LNP。空间分布上，转染细胞中四分之三为F4/80阳性（巨噬细胞标记），肿瘤内约23%的F4/80阳性细胞被转染；免疫荧光切片显示eGFP表达从肿瘤外周一直渗透到内部。腹水中被mRNA转染的细胞超过80%是巨噬细胞，单核与树突状细胞占少数，淋巴细胞几乎不被转染——靶向选择性非常干净。DiR标记LNP活体分布显示颗粒主要聚集在肿瘤结节与肝脏，极少逸出腹腔。值得注意的是CAR的表达动态：无抗原刺激时CAR阳性率维持较高，但在过量表面抗原持续刺激下，40小时CAR阳性细胞跌破5%，提示活化诱导的内化降解——这也是mRNA-LNP"hit-and-run"模式临床转化必须直面的问题。

◆ 适应性免疫记忆：复发攻击全拒，脾细胞过继转移有效

CAR-M不只是"第一响应者"，它还训练了适应性免疫。先前经CAR-M治疗实现肿瘤完全清除的小鼠，皮下再接种100万肿瘤细胞后，长期观察期内肿瘤再次被完全抑制——免疫保护全面建立。IFNγ ELISPOT给出量化证据：治愈鼠每1.5×10^5脾细胞中肿瘤特异性T细胞达1118个，而初始鼠仅253个。把治愈鼠的1000万脾细胞过继给初始小鼠，肿瘤生长被显著压制；但若TME已完全建成再输注，抑制效果变得有限——根源在于肿瘤特异性T细胞难以渗入肿瘤内部（CD3免疫组化证实），这为"CAR-M+解除T细胞刹车"的组合埋下伏笔。

◆ 黄金配方与PD-1协同：单药无效的组合被改写

动物疗效端，团队将促炎的CD40、TLR4与促吞噬的CD3ζ两两并联，在更晚期的CT26-luc腹腔转移模型上比较：CD3ζ+TLR4并联CAR-M方案表现出与PD-1/L1抗体的显著协同，生存曲线明显获益（CD3ζ组5只，其余各组3–5只）。机制层面，单细胞RNA测序解析四组（UTD/αPD-1/CAR-M/联合）分别8467、13845、13986、14933个免疫细胞：CAR-M与联合组T细胞与粒细胞占比上升，巨噬细胞cluster 1（富集CAR-M与联合组）M1评分最高、M2最低，特征为Trem2下调、Cd80与Nos2上调；更重要的是，CAR-M重塑免疫抑制型TME，扩张了TCF1+PD-1+祖系耗竭CD8+T细胞（Tpex）——正是PD-1抗体再激活的主力细胞群。

◆ 机制闭环：NF-κB同时拧开MHC-I与PD-L1两把锁

CAR信号如何与ICCB互相成就？团队发现CAR转导激活NF-κB通路，使巨噬细胞MHC-I与PD-L1同步上调：MHC-I上调利于抗原交叉呈递、招募CD8+T细胞；而PD-L1上调（已有研究提示肿瘤中多达75%的PD-L1可源自巨噬细胞）既是刹车也是"靶标"——用NF-κB抑制剂PDTC（100 μM）或IKKβ-siRNA阻断后，PD-L1与MHC-I的上调同步消失。这解释了为何CAR-M与αPD-1联用而非单用才是最优解：CAR-M把T细胞请进门并递上"把手"（PD-L1），PD-1抗体再把被握住的手松开。此外，在CAR胞外域整合CD47 blockade后吞噬进一步增强，血液毒性可控。安全性方面，健康Balb/c小鼠连续7天腹腔注射7.5 μg CAR-mRNA PSβ-LNP，主要脏器HE染色与血生化、血常规均无异常。

本研究建立了一套腹腔内原位编程定制化CAR-M的mRNA-LNP平台：36种构型的系统筛选确立了"吞噬+促炎"双域并联的设计原则，CD3ζ+TLR4方案与PD-1抗体协同显著；机制上首次阐明CAR-M经NF-κB同时上调MHC-I与PD-L1、扩张Tpex群体，为CAR-M联合ICB提供了理论基础。把载体递送的"门牌"交给PS、把细胞制造的车间交给患者腹腔，这一"体内制药"范式换个抗原、换个配体，就有望平移到卵巢癌、胰腺癌等一大类腹膜播散肿瘤。

图6 In situ programming of CAR-Ms leads to M…

◆ 关于纳米医学网（舜纳纳米）

本文的PSβ-LNP设计与腹腔原位编程验证，正是纳米医学网（Sunlipo Biotech，www.med-nanotech.com）服务目录上的常规能力：脂质体与LNP递送系统构建、核酸药物递送设计（mRNA/siRNA包封与表征）、粒径电位/TEM表征检测，以及活体荧光成像与体内靶向分布检测、临床前药效与安全性评价——一站式覆盖"设计→制备→表征→动物验证"全链条。顺带一提，文中用于巨噬细胞清除验证的氯膦酸二钠脂质体，同样是本平台可提供的成熟试剂级产品。

联系我们：021-5127 9909｜sunlipotech@163.com（技术服务）

参考资料：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67674-9
全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67674-9
声明：仅代表作者个人观点，用于研究用途，如有不科学之处，欢迎留言指正！

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本文的巨噬细胞靶向 mRNA-LNP（PSβ-LNP）从处方到动物验证的完整链条，正是本平台日常承接的服务类型：

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以下模块可单独委托，也可按"处方-制备-表征-动物验证"打包推进：

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上海舜纳生物科技有限公司 纳米医学技术研发中心  Sunlipo Biotech Research Center for Nanomedicine

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