《Cell Rep Med》:一剂环状RNA疫苗针,IL-15+抗PD-L1纳米抗体双管齐下,把4种冷肿瘤烧热【详读】

PD-1/PD-L1 checkpoint抑制剂(免疫检查点抑制剂,通俗说就是"松开免疫刹车"的抗体药)不断获得FDA批准,单药与联合方案此起彼伏,可晚期肿瘤的临床试验获益依旧有限。症结在于"冷肿瘤":体细胞突变率低、淋巴细胞浸润稀少、PD-L1表达低迷——免疫系统根本没把它当敌人。免疫细胞因子(IL-2、IL-7、IL-12、IL-15等T细胞扩增殖与功能调控因子)理论上能把冷肿瘤"加热",与检查点抑制剂联手可放大抗肿瘤应答,但重组蛋白药的临床转化被三座大山压住:全身毒性、多效性副作用、以及合成与质控的昂贵成本。环状RNA(circRNA,共价闭合的单链RNA,因无游离末端而免于外切酶降解,比线性mRNA更稳定)被视作下一代RNA治疗平台,可其制备技术同样不成熟:广泛使用的PIE(排列内含子-外显子)自剪接法会把外源辅助序列作为"疤痕"缝进环内,可能改变折叠、形成类双链RNA结构而诱发不受控的免疫原性;纯化端,RNase R无法彻底消化线性杂质(带7 nt以上3'单链突出头的都消化不动),HPLC又分不开分子量相近的线性RNA。为此,陆军军医大学Dun Niu(牛敦)等(通讯作者Jiqin Lian等)构建了无缝环化载体circCV-B3与亲和纯化体系BAPS,设计共编码IL-15与抗PD-L1纳米抗体的circILNb,包入LNP瘤内注射,在四种晚期冷肿瘤模型中激发强效系统免疫。成果发表于Cell Reports Medicine(2025,DOI: 10.1016/j.xcrm.2025.102413)。
◆ 一、无缝环化:把"剪刀口"藏进IRES肚子里
circCV-B3的巧思在于"消灭疤痕"。PIE法靠T4td组I催化内含子自剪接环化,连接位点须保留E1(TTGGGT)与E2(CT)两个短模体;团队的做法是扫描候选IRES序列,发现CVB3 IRES内部恰有两段可与E1E2匹配的序列——把IRES第555位的G突变为C,拼出完整的TTGGGTCT,环化时剪掉内含子、E1与E2重新相连,最终产物里"缝合口"完全由天然序列构成,外源疤痕清零。二级结构预测确认突变1对IRES折叠影响可忽略(图1A)。把环化元件、IRES片段与下游限制性酶切位点(用于插入任意编码序列CDS)组装进带T7启动子的质粒,即得通用载体。毛细管电泳测得环化效率达90%,Sanger测序确认环连接点正确,RNase R富集实验证实环状分子存在。更关键的是模块化:换靶标只需更换插入的CDS,不必为每段序列重调内含子,也不需加长间隔序列——这正是它优于II型内含子策略之处。
◆ 二、BAPS纯化:专挑"接缝"下手,磁力珠一步拉纯
纯度是环状RNA安全性的命门,残留线性RNA与合成效应物高度免疫原。团队的思路极直接:连接点序列是circRNA独一无二的"身份证",那就针对它做亲和捕获。设计末端带生物素的DNA探针,与变性后的RNA产物在65°C结合缓冲液(20 mM Tris-HCl、1.0 M LiCl、2 mM EDTA,pH 7.5)中退火,链霉亲和素磁珠拉下"探针-circRNA"复合物,55°C预热的洗涤缓冲液洗5遍去杂,最后65°水洗洗脱,即得高纯环状RNA——全称为biotin-avidin purification system,简称BAPS。相比琼脂糖胶回收、polyA引入或HPLC,BAPS避开分子量重叠难题,工艺也便宜得多,难点被诚实地列了出来:变性要充分(否则接缝露不出来)、探针GC含量与长度要精调、退火条件既要抓住环又不能抓得死到洗不下来。
◆ 三、双 cargo设计:IL-15加热+纳米抗体松刹车
circILNb一只环同时编码两个药:IL-15(驱动CD8+ T与NK细胞扩增殖、存活与杀伤功能的免疫细胞因子)与抗PD-L1纳米抗体。解释一句:纳米抗体(Nb)取自骆驼科重链抗体的可变域(VHH),是已知最小的抗原结合抗体片段,仅约15 kDa、长约2.5 nm,亲和力高、溶解性好、组织穿透强、免疫原性低——但半衰期短、缺乏多价性,所以既往研究借细菌、慢病毒载体让它原位表达。西方印迹证实:HEK293T转染circILNb后,培养上清同时检出IL-15与HA标签Nb,且共表达优于“circIL+circNb两环混注”的共转染(图1C)。动物层面,B16F10荷瘤小鼠瘤内注射0.5 mg/kg circILNb,免疫荧光显示肿瘤实体内PD-L1(红)与Nb(绿)大量共定位(黄)——纳米抗体在原位把PD-L1“占领”了(图1D);流式进一步显示Nb表达同时覆盖CD45+浸润白细胞与CD45−肿瘤细胞(图1E、F)。
◆ 四、瘤内"药库":血里24 h清零,瘤里驻留6天
安全性是细胞因子疗法的生死题。药代数据显示:IL-15入血后瞬时冲高,24 h内被外周血清除干净——外周暴露窗口极短;相反,circIL与circILNb在瘤内持续编码,IL-15瘤内驻留至少6天,形成"局部药房"。脾脏重量对IL-15类药的全身免疫激活高度敏感,circILNb组较PBS与对照环circScram(circLuc)无显著增加;肝毒指标ALT/AST、循环IFN-γ与IL-6、外周NK细胞水平均未见显著抬升——瘤内给药把IL-15"锁"在瘤里。剂量爬坡实验给出依赖关系:各环呈剂量依赖抑瘤,0.5 mg/kg中等剂量的circILNb已能最显著抑制肿瘤并延长生存;据此定下后续统一剂量。
◆ 五、四模型普适:黑色素瘤、前列腺癌、乳腺癌、结肠癌全线起效
疗效验证选了四个典型冷肿瘤:B16F10黑色素瘤、RM-1前列腺癌、4T1乳腺癌(原位脂肪垫接种)、CT26结肠癌,肿瘤长至约150 mm³才起治——刻意模拟"晚期"。结果所有模型中单用circNb抑瘤最弱,circILNb的肿瘤抑制与生存延长全面最优,B16F10模型尤为突出,且各组体重无显著变化(图2B–I)。机制解剖显示,二次给药后的肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)图谱被重写:CD45+总白细胞占比上升,CD4+总量不变但免疫抑制性的CD4+Foxp3+ Treg显著减少,细胞毒性CD8+ T与NK、NKT细胞显著扩增至CD8/Treg比值大幅抬升;CD8+ T的Ki67(增殖标志)、IFN-γ与颗粒酶B(杀伤分子)全面上调(图3B–I);RNA-seq热点图与qPCR(Tbx21、Tnf、Xcl1升高)佐证活化表型(图3J、K)。细胞清除实验锁死主效应细胞:敲除CD8+或NK均显著削弱疗效,两者同时敲除则疗效完全归零;用FTY720把外周淋巴细胞"关"在淋巴结里,局部疗效不受影响——起效主力是瘤内预存TIL的再激活。
◆ 六、淋巴结再编+远端效应:局部一针,全身应答
树突状细胞(DC)是连接局部与系统的信使:tdLN(肿瘤引流淋巴结)中检出表达Nb的DC,DC成熟被促进;体外BMDC呈递OVA肽(SIINFEKL)与CD8+ T共培养实验显示,circILNb-loaded DC显著增强CD8+ T扩增殖。给瘤内剂量后24 h,tdLN的CD8+ T出现强STAT5磷酸化——持续STAT5信号可把耗竭T"改写"回效应表型。四聚体追踪(H-2Kb-OVA tetramer,识别抗原特异性T细胞的分子条形码)显示:tdLN中tetramer+ CD8+ T扩增殖、数量上升,并上调肿瘤特异性记忆细胞Ttsm(CD44+TCF1+TOX−)分化;瘤内则富集干细胞样耗竭表型Tsle(PD1+TCF1+TIM3−)——这支"预备役"正是检查点阻断响应与长期免疫的地基。效应最终兑现于远端:双侧种瘤仅右侧给药,未治侧肿瘤被清除、小鼠长期存活;静脉注射B16F10模拟肺转移,circILNb显著削减肺转移结节数(图5B–F)。机制上,远端效应可被CD8+ T清除(而非NK清除)或FTY720完全废除,且未治瘤内未检出IL-15或Nb——不是药跑过去了,而是被"教育"过的CD8+ T跑过去了。外周血tetramer+ CD8+ T占比上升,短寿效应细胞Tse与双阳效应Tdpe增多,完成效应向记忆的分化重排。
◆ 七、对垒蛋白药:比N-803+αPD-L1更强还更稳
头对头实验直接叫板临床药物:N-803(Inbakicept,IL-15超激动剂融合蛋白,200 μg/kg)联合抗PD-L1抗体(10 mg/kg),无论皮下+腹腔还是瘤内给药,在B16F10、4T1、CT26模型仅轻度抑瘤且全部模型出现显著体重下降;circILNb单针瘤内即实现更强抑瘤、更长生存与更小的全身折腾,仅RM-1模型两者相当(图6B–M)。与临床前新型偶联药N-809(N-803与PD-L1结合域融合,2 mg/kg)的对比中,circILNb在B16F10显著占优、4T1与CT26全面占优,仅RM-1瘤内给药相当。
本研究建立了"无缝环化载体circCV-B3+BAPS接头纯化+LNP包封"的环状RNA工程化全链条,把IL-15与抗PD-L1纳米抗体编进同一只环,以瘤内一针实现"局部药房+淋巴结教学+全身效应"的免疫三级火箭,在四种晚期冷肿瘤中超越细胞因子+抗体联用的蛋白药组合。其可迁移性同样清晰:换一段CDS,就是另一种细胞因子或抗体片段;换成肿瘤特异抗原编码序列,这套平台几乎可以原地平移成一类"自装配mRNA疫苗"。RNA在体内"当厂造药",或许比注射药本身更便宜、更持久、更安全。
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参考资料:https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2025.102413
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