反其道而行之，成就一篇Science！

奇物论

2021-04-29

在COVID-19大流行期间，基于mRNA的疫苗由于其高效性和前所未有的开发制造速度而占据了头条新闻。如今，mRNA疫苗 “一战成名”，这一进步更令全球生命科学工作者为之振奋，mRNA技术在传染病、艾滋病、遗传病、罕见病、肿瘤等疾病领域将提供各种机会。高福院士也呼吁：“大家要关注mRNA疫苗，它给人类提供了无限的思考。”

BioNTech创始人兼首席执行官Ugur Sahin领导了COVID-19 mRNA疫苗的开发。我们知道，疫苗一般而言是用来刺激免疫系统产生更强大的免疫来抵抗病毒或细菌入侵，那对于免疫性疾病能否通过疫苗来反过来控制呢？

成果简介

近日，Ugur Sahin等人反其道而行之，他们利用mRNA疫苗技术来抑制而不是激发抗原特异性免疫反应。在多发性硬化的小鼠模型上，他们发现用编码自身抗原的修饰mRNA进行免疫，并在非炎症性脂质复合物载体中传递，通过激活抗原特异性调节性T细胞来抑制自身免疫。尽管需要进一步的研究来评估该策略的临床潜力，但成功的耐受性疫苗接种方法可以改变自身免疫性疾病、过敏和异基因移植的治疗。成果发表在Science上，Nature Biotechnology对其进行了报道。

mRNA疫苗由包裹在脂质纳米颗粒中的编码抗原的RNA组成。Sahin及其同事最初开发了mRNA疫苗，目的是刺激针对肿瘤的免疫力。在那些研究中，mRNA-脂质纳米颗粒的净负电荷导致脾脏树突状细胞巨噬细胞增多，Toll样受体7（TLR7）活化，干扰素-α的产生以及抗原特异性免疫的触发。那时，Kariko和同事们开发了一种基于mRNA的疫苗，其中加入了1-甲基假尿苷（m1Ψ），一种真核细胞18S核糖体RNA的天然成分，以代替尿苷，发现m1Ψ mRNA具有更高的翻译能力和更低的天然免疫活化，因为它不刺激TLR7。

在新的研究中，Sahin和同事们认为一种抗炎型m1ψ mRNA疫苗可能有利于需要抑制免疫的疾病环境，因此他们研究了m1ψ mRNA疫苗是否能预防自身免疫。

值得注意的是，该疫苗在两个主要方面与常规疫苗不同。

1）首先，它不是刺激人的免疫系统识别，记忆并容易对抗特定的微生物或分子，而是促进对特定分子的免疫耐受。

2）其次，它是通过传递信使RNA（mRNA）（而不是将蛋白片段传递到细胞）来实现的。这意味着进入细胞后，含有产生特定蛋白质指令的mRNA被细胞用于产生该蛋白质，然后该蛋白质被“显示”给免疫细胞。

图|用于抗炎的mRNA疫苗诱导免疫耐受

刺激了调节性T细胞增殖

作者重点研究了多发性硬化的小鼠模型，即实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE），该病可由髓鞘少突胶质细胞糖蛋白肽（MOG_35-55）和强佐剂免疫引起。MOG是一种与多发性硬化症相关的自身抗原；在EAE中，MOG特异性T细胞驱动疾病，导致进行性神经损伤。在没有佐剂的情况下，在健康小鼠中施用MOG m1Ψ mRNA比施用MOG尿苷mRNA诱导显著更高的MOG特异性T细胞增殖，但是m1Ψ mRNA刺激的T细胞表达高水平的耗竭标记物和少量的炎性细胞因子。重要的是，m1Ψ mRNA配方也刺激了抑制性、MOG特异性FoxP3⁺调节性T（T_reg）细胞的增殖。

不致EAE

在小鼠接种MOG肽和佐剂后，10-15天内出现临床症状。为了检测m1ψ mRNA是否能预防疾病，作者首先注射MOG肽和佐剂，然后在症状出现前7天和10天时候注射m1ψ mRNA编码MOG或无关肽。接受MOG m1ψ mRNA的小鼠确实受到保护，不致出现EAE，而用编码不相关肽的m1ψ mRNA治疗的小鼠与盐水处理的小鼠类似。

对MOG m1ψ mRNA处理小鼠细胞免疫反应的分析显示，T细胞浸润减少，脑脊髓脱髓鞘减少。此外，受保护的小鼠脾脏中含有MOG特异性T细胞，表达低水平的激活标记高水平的共抑制分子和更多的激活的T_reg细胞。阻断CTLA-4或PD-1的抗体可显著降低MOG m1ψ mRNA治疗的效果，可能是由于对T_reg细胞作用机制的干扰或T细胞效应器功能的增强所致。

以上这些数据表明，尽管m1ψ mRNA疫苗可以促进T_reg细胞的增殖，但它并没有删除预先存在的自体反应T细胞。值得注意的是，m1ψ mRNA的给药并没有诱导MOG特异性自身抗体，这是一种潜在的风险，涉及到给药疾病相关的自身抗原。

图|编码m1ΨmRNA的抗原治疗可改善小鼠EAE

总结与展望

基于核酸的疫苗可以有效地重置多发性硬化症中的免疫应答的观念并不新鲜，这也不是首次探索以抗炎形式递送自身抗原作为诱导耐受性的方法。先前的方法包括使用诸如口服，经鼻或皮下施用的方法以抗炎形式递送肽或蛋白质，或在诸如细胞或主要组织相容性复合物分子的载体上进行递送。但是，这些基于DNA和蛋白质的概念在临床上的成功喜忧参半，到目前为止，效果普遍不佳。RNA脂质复合物抗原递送系统的主要优点是它易于适应任何蛋白质抗原（或实际上是抗原的组合），并且大规模可行且具有成本效益。这意味着该方法将适用于大量人群，并且可能还包括重复给药。

但是，在将m1Ψ mRNA疫苗用于治疗自身免疫性疾病的疫苗转化用于人类之前，必须回答与确定最佳疾病特异性自身抗原靶标以及效果的持久性和特异性有关的关键问题。当前的报告没有通过随后以非致耐受性形式的自身抗原再挑战或通过将T_reg细胞过继转移至幼稚小鼠来正式证明耐受性。人们认为人类自身免疫性疾病包括持续暴露于自身抗原，可能与炎性刺激同时发生。因此，确定免疫调节作用的持续时间以及重复接种是否安全或有利是很重要的。最后，类似方法可用于刺激免疫反应的事实强调需要充分了解控制mRNA疫苗的抗炎特性的机制，以消除有害的免疫刺激风险。尽管如此，Sahin及其同事证明了m1Ψ mRNA的简单性和巨大潜力是鼓舞人心的。

参考文献：

1. Christina Krienke, et al., A noninflammatory mRNA vaccine for treatment of experimental autoimmune encephalomyelitis. Science 2021.

DOI: 10.1126/science.aay3638

https://science.sciencemag.org/content/371/6525/145

2. Wardell, C.M., Levings, M.K. mRNA vaccines take on immune tolerance. Nat Biotechnol (2021).

https://doi.org/10.1038/s41587-021-00880-0