免疫治疗是现代癌症治疗的关键组成部分，目前已批准40多种单克隆抗体治疗药物和6种嵌合抗原受体（CAR）-T细胞治疗。尽管免疫疗法已成功应用于广泛的恶性肿瘤，但这些疗法存在非通用性和显著的副作用。而RNA设计和递送的进步正在开创基于RNA的免疫疗法的新时代。几种反义、小干扰RNA（siRNA）和基于mRNA的药物和疫苗的批准验证了其潜力，并为扩展到新的适应症打开了大门。基于RNA的免疫疗法的研究范围很广，用于扩增RNA表达（例如，自扩增RNA、环状RNA）、干扰翻译（例如，miRNA、siRNA）和基因编辑（Cas9 mRNA、单引导RNA[sgRNA]）的新型RNA结构有望用于下一代癌症免疫治疗。靶向递送载体，包括脂质聚合物和纳米颗粒、基于细胞或细胞外囊泡的包装以及混合系统，可能会提高免疫疗法的效力并减少副作用。对癌症免疫学理解实质性进展，以及识别个性化癌症抗原和开发RNA递送载体的能力，都将在下一代免疫治疗中发挥核心作用。
01用于癌症疫苗的mRNA纳米颗粒
接种疫苗以促进治疗性、抗肿瘤免疫反应一直是癌症研究的重点。然而在识别肿瘤特异性和免疫原性新抗原、效应细胞招募和抑制性肿瘤微环境中局部调节免疫细胞方面的挑战都阻碍了临床成功。唯一批准的癌症疫苗Sipuleucel-T是一种治疗前列腺癌症的自体树突状细胞疗法，于2010年获得批准，但由于其成本高且临床疗效不佳，未得到广泛使用（NCT00065442）。随着对肿瘤免疫学和疫苗平台的不断深入研究，为有效的癌症疫苗带来了新的希望。
mRNA脂质纳米颗粒（LNP）疫苗在抑制COVID-19大流行方面取得了巨大成功，因此，很有希望成为治疗性癌症疫苗的候选疫苗。其制备过程无需体外细胞培养或蛋白质工程，可直接从测序数据中体外转录编码患者特异性新抗原的mRNA，这展现了该平台新抗原疫苗接种的灵活性。此外，多个新抗原可由一个mRNA编码，以增加疫苗的广度和效力。将免疫刺激RNA注入疫苗制剂可以对抗免疫抑制肿瘤微环境，并大大提高治疗效果。自2021年以来，已启动了10 mRNA癌症疫苗临床试验（表1）（clinicaltrials.gov数据截至于2022年10月23日）。
02改进下一代mRNA癌症疫苗
mRNA癌症疫苗改进的方向大致可分为三类：
（1）增加癌症疫苗可治疗的患者数量。
（2）提高RNA-LNPs的效力。
（3）提高其耐受性。
为解决第一个问题，需要更好地了解如何为更广泛的癌症患者设计抗原。以低突变导致的癌症来讲，新抗原数量较少，可能需要额外的工具来改进抗原设计，依据现有神经网络和深度学习技术的进步，可利用多个数据源为抗原设计做出最佳预测。
针对第二个问题，可电离脂质的开发虽然增加了mRNA的递送，但只有一小部分给药的mRNA被抗原呈递细胞（APCs）处理。将mRNA疫苗靶向具有MHC-I交叉呈递和CD8 T细胞活化能力的淋巴器官APCs，可能提高疫苗效力。例如BNT111，目前正处于黑色素瘤的II期临床试验中（见表1），并取得了良好的早期结果，该药物利用一种带负电荷的配方，可促进巨噬细胞和树突状APCs的特异性摄取。除了基于电荷的靶向，与LNP表面的配体偶联（例如，抗CD11c或DEC205抗体）也可以改善APC靶向，这些都可作为增强低RNA剂量下免疫反应的改进方向。
在提高耐受性方面，尽管SARS-CoV-2 mRNA疫苗已具备较好的临床安全性，但减小mRNA疫苗副作用的问题仍值得研究。确定mRNA-LNP反应原性的来源是困难的，最近的研究提供了对调节反应原性生物机制的见解。其中，对LNP设计和遗传/环境因素如何影响mRNA疫苗反应原性的理解存在巨大差异。重要的是，激活这些炎症途径和I型干扰素最终可以抑制疫苗mRNA的翻译，从而抑制抗原表达和抑制免疫。因此，减轻这些炎症过程可能会改善疫苗效力以及副作用，可能的方式包括改变或替换某些LNP成分、结合隐形脂质以避免免疫监视、进行RNA修饰以减少PRR识别。此外，免疫激活的时间和位置（局部还是全身）可能决定其结果是破坏性的还是保护性的。需要细致的工程设计来设计疫苗，将适得其反的先天免疫反应的激活降到最低，同时仍然促进APC成熟，抗原呈递和适应性免疫。
图1 RNA脂质纳米颗粒（LNPs）是一种模块化工具，可以用来精确调节免疫反应
03体内CAR治疗的靶向RNA递送
体内RNA递送到T细胞是一种有吸引力的方法，即将CAR-mRNA封装到细胞类型特异性（即T细胞）的纳米颗粒中。这种基于mRNA-LNP的体内CAR-T生成除了具有时间和成本优势外，还可能带来治疗和安全性方面的好处。mRNA-LNP递送减轻了与现有CAR-T疗法中使用的慢病毒载体相关的插入突变的担忧。此外，mRNA表达的短暂性可以通过给药调节CAR-T水平，与已批准的疗法相比，这可能会降低毒性。
CAR-T应用中最大的挑战是增加LNP的特异性，关于T细胞表面受体配体（例如，针对CD3/4/5/8的抗体）结合到mRNA-LNPs上的潜在T细胞靶向已经得到了证明。在临床前，靶向抗体的共价吸附和静电吸附都已成功使用。提高偶联效率、控制配体的实际取向、设计更精确的靶向配体工程，都能提高LNP的效力。
CAR-mRNA纳米颗粒可能需要重复给药，但RNA-LNPs相关的副作用限制了给药次数。因此，增加CAR的表达时间是有必要的。一种方法是使用环状mRNA，没有末端，它可以抵抗外切酶降解和脱帽，与线性mRNA相比，获得了更高的表达扩展。另一种方法是使用自复制的方式（self-amplifying RNA，saRNA）或反式复制（Trans-amplifying RNA ，taRNA）也可以提高CAR的表达时间，另外，LNP本身也可以调优，Moderna最近报道了一种LNP，与现有的LNP相比，其表达时间增加了近6倍[2]，这也让我们认识到，RNA设计和递送的进步必将大幅提高细胞转染的效力和治疗时间，从而实现体内CAR-T治疗。
04将体内CAR疗法扩展到T细胞之外
特异性、灵活性等设计原则也可将靶RNA递送到其他免疫细胞以达到不同的治疗目的。例如，将CAR-mRNA靶向巨噬细胞可以促进实体肿瘤CAR疗法的发展，这是现有CAR-T无法解决的问题。与T细胞不同，巨噬细胞在许多实体肿瘤中大量存在，占浸润免疫细胞的50%。作为吞噬细胞，巨噬细胞递送CAR-LNPs可能比T细胞容易得多。Carisma Therapeutics 证明了CAR巨噬细胞靶向HER2，能够吞噬异种移植的SKOV3癌细胞，呈递抗原，并重建肿瘤微环境。Carisma和Moderna已经合作利用mRNA-LNPs在体内靶向单核细胞/巨噬细胞进行CAR表达。
05静脉注射RNA-LNP治疗的挑战
临床批准的静脉RNA-LNP治疗通常需要预先使用免疫抑制剂。例如，根据FDA对Onpattro的药品标签，静脉注射siRNA-LNP在高达20%的患者中观察到IRRs，因此，注射前6小时，需要进行类固醇、抗组胺药和退烧药等联合用药。与局部给药相比，全身输注使用更高剂量的RNA-LNPs之前需要免疫抑制，这是一个未被充分认识的挑战，因为免疫疗法需要具备一定的免疫功能。因此，对静脉注射RNA-LNPs有严重不良反应的患者可能无法接受这些治疗。临床前体内CAR研究通常需要高全身剂量。因此，新的配方和RNA修饰以进一步降低RNA-LNP的反应原性对治疗成功具有非常重要的意义。对于LNP结构以及其他类型的RNA纳米配方来讲，尚存在着广阔的、未被发掘的巨大空间，希望脂质和LNP制剂的发展不断赢得突破，为更多疾病的治疗打开mRNA疗法窗口。
结论
免疫治疗的巨大成功表明，免疫系统仍然是我们对抗癌症最有力的工具。开发通用性免疫药物和提高抗癌免疫反应将是研究人员和临床医生共同努力的方向。RNA疗法具有靶向特定基因、诱导免疫激活的内在能力，并且很容易通过靶向纳米颗粒在体内递送。尽管开发安全有效的RNA递送系统仍然面临挑战，但RNA纳米技术最终将成为下一代免疫疗法的重要组成部分。
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参考文献
1.Raimondo,TheresaM,Reed,Kaelan,Shi,Dennis,Langer,Robert,DanielG.Anderson(2023).Delivering the next generation of cancer immunotherapies with RNA. Cell commentary volume 186, issue 8, p1535-1540
2.Cornebise, M, Narayanan, E, Xia, Y, Acosta,E, Ci, L., Koch, H, Milton, J, Sabnis, S, Sale rno, T, Benenato, K.E., et al. (2021). Discoveryof a novel amino lipid that improves lipid nanoparticle performance through specific in[1]teractions with mRNA. Adv. Funct. Materials 32, 2106727.
3.Klichinsky, M., Ruella, M., Shestova, O., Lu,X.M., Best, A., Zeeman, M., Schmierer, M.,Gabrusiewicz, K., Anderson, N.R., Petty, N.E.,et al. (2020). Human chimeric antigen receptormacrophages for cancer immunotherapy. Nat.Biotechnol. 38, 947–953.
4.Rakan El-Mayta,Zijing Zhang,Alex G Hamilton, Michael J Mitchell. (2021) .Delivery technologies to engineer natural killer cells for cancer immunotherapy. Cancer Gene Therapy volume 28, pages947–959
