基于脂质纳米颗粒(LNPs)的mRNA疫苗在抗击传染病中的应用潜力巨大。然而,mRNA LNPs疫苗的促炎特性可能会阻碍抗原特异性耐受性免疫反应的形成。对于哮喘这一过敏性炎症疾病,传统治疗方法虽然能够缓解症状,却难以预防病情的加重。2025年2月,郑州大学第一附属医院医学研究中心的秦志海、王发展团队在国际知名学术期刊Advanced Science(IF=151)上发表了题为《脾脏靶向耐受性mRNA-LNPs疫苗用于实验性哮喘治疗》的研究论文,开发了一种新型的脾脏靶向耐受性mRNA疫苗,通过诱导耐受性树突状细胞(tolDCs)和调节性T细胞(Tregs)来治疗过敏性哮喘,为过敏性疾病的防治提供了新思路。
在这项研究中,科研团队使用了近岸蛋白mRNA原液制备的全套产品,以便进行后续LNPs包封后的体内外实验。通过制备含有硬脂酸的LNPs,并共载核酸修饰的mRNA和雷公藤红素(Cel),研究发现Cel的加入并没有显著改变LNPs的粒径、电位或mRNA的包载效率。动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)分析表明,该疫苗能够特异性地靶向脾脏,并被脾脏树突状细胞(DCs)高效摄取,而Cel的添加不会影响脾脏细胞对LNPs的摄取能力。
通过荧光标记和流式细胞术检测LNPs在脾脏中的分布和细胞摄取情况,结果显示具备良好的脾脏靶向性和细胞摄取特性。使用骨髓来源的树突状细胞(BMDCs)进一步评估Cel对DCs成熟的影响,结果发现LNPs能够显著抑制脂多糖(LPS)诱导的BMDCs成熟,表现为共刺激分子表达的降低。流式细胞术分析共刺激分子(CD40、CD80、CD86)和MHC-II的表达显示,该疫苗促进BMDCs向耐受性DCs分化,伴随抗炎细胞因子(如TGF-β和IL-10)表达的增加以及促炎细胞因子(如IL-6和IL-1β)表达的降低。而通过RNA测序分析基因表达的差异,则显示Cel通过抑制NF-κB信号通路实现了耐受性DCs的分化。
在体外实验中,将BMDCs与不同处理的LNPs共培养后,再与CD4+T细胞共培养,检测Tregs的生成,结果表明Cel处理的LNPs能够显著诱导Tregs的生成,并且这些Tregs具备抑制Th2细胞分化的功能。在体内实验中,尾静脉注射疫苗后,监测脾脏和肺部Tregs的生成及迁移,结果显示Cel处理的LNPs能够诱导脾脏中抗原特异性Tregs的生成,并促使其迁移至肺部实现免疫抑制功能。
在OVA诱导的过敏性哮喘小鼠模型中,评估疫苗对肺部炎症、黏液分泌和免疫细胞浸润的影响,结果显示显著减轻了哮喘引起的肺部炎症和黏液分泌,减少了肺部嗜酸性粒细胞及中性粒细胞的浸润,并降低了OVA特异性IgE和Th2细胞因子(IL-4、IL-5、IL-13)的水平。这表明该疫苗对实验性哮喘具有显著的预防效果。
通过免疫荧光染色和流式细胞术分析肺部和脾脏中免疫细胞的浸润和激活状态发现,耐受性疫苗显著减少了肺部炎症单核细胞的浸润,同时增加了Tregs的积累;在脾脏中抑制了DCs、B细胞、CD4+T细胞和CD8+T细胞的过度激活,并提高了Tregs的数量。这表明该疫苗通过调节肺部和脾脏的免疫微环境来减轻哮喘的严重程度。
在体外评估Cel对BMDCs的毒性,发现未表现出显著毒性。同时,在体内研究中检测主要器官的毒性和血清中的肝肾功能指标,未观察到明显的器官毒性或功能异常,这进一步说明了该疫苗良好的生物相容性。
总体而言,这篇研究开发了一种针对实验性哮喘的脾脏靶向耐受性mRNA LNPs疫苗。通过将mRNA和Cel共同载入含硬脂酸的LNPs中,实现了对脾脏的精准递送,既能诱导脾脏中的DCs分化为耐受性表型,又能促进抗原特异性调节性Tregs的生成,进而它们迁移至肺部发挥免疫抑制功能。在过敏性哮喘小鼠模型中,该疫苗显著改善了哮喘症状,减少了嗜酸性粒细胞的积累及黏液的分泌,显示出良好的预防及治疗效果。此外,该疫苗在体外和体内均表现出优异的生物相容性,为未来的临床应用提供了广阔的可能性。