李博文，Nature Nanotechnology！

小奇

2025-11-04

mRNA疗法在肿瘤学领域展现出巨大潜力，但其疗效受限于系统性非靶向效应和免疫抑制性肿瘤微环境。免疫原性细胞死亡（ICD）作为一种有前景的策略，能够将免疫学上“冷”的肿瘤转变为“热”肿瘤，增强对免疫疗法的响应。然而，mRNA疗法的临床应用面临挑战，包括免疫抑制性肿瘤微环境和缺乏肿瘤特异性递送系统，导致脱靶毒性，尤其是在系统性给药时对肝脏的影响。

成果简介

鉴于此，加拿大多伦多大学李博文等人开发了一种名为TITUR的肿瘤可定制mRNA纳米药物平台，通过整合肿瘤可定制的离子化脂质（TIs）和肿瘤特异性非翻译区（TURs），增强肿瘤选择性的mRNA递送和表达。该平台能够精确地在肿瘤内表达免疫原性细胞死亡诱导蛋白4HB，同时减少系统性毒性。在免疫学上“冷”的肿瘤模型（包括黑色素瘤和三阴性乳腺癌）中，TITUR介导的4HB递送能够诱导肿瘤特异性免疫原性细胞死亡，重塑肿瘤微环境，增强免疫细胞浸润，并与免疫检查点抑制剂联合使用时，抑制原发性和转移性肿瘤生长，展现出疫苗样特性，减少肿瘤复发并激发系统性抗肿瘤免疫。

4HB mRNA诱导比MLKL mRNA更强的ICD

研究人员设计了一种编码MLKL的4HB结构域的mRNA，该结构域能够独立于RIPK3激活而诱导坏死，从而触发ICD。实验表明，4HB mRNA在多种癌细胞系中诱导的细胞毒性超过50%，且在RIPK3缺陷的细胞系中表现出比MLKL mRNA更高的细胞毒性。此外，4HB mRNA还显著增强了ICD标志物（如CALR表面表达、HMGB1释放和ATP分泌）的水平，并在体外激活T细胞方面表现出比MLKL mRNA更强的效果。

图|4HB mRNA在体外比MLKL mRNA更有效地促进ICD

TI LNPs实现对肿瘤的选择性递送而非肝脏

为了开发能够选择性递送4HB mRNA至肿瘤的LNP，研究人员通过高通量组合化学方法合成了96种离子化脂质，并筛选出在B16黑色素瘤和4T1三阴性乳腺癌细胞中具有高转染效率且在肝细胞中转染效率低的脂质。实验结果表明，特定的TI脂质（如TIB16-2和TI4T1-4）在肿瘤细胞中实现了高效的mRNA递送和表达，同时显著减少了在肝脏等非靶组织中的脱靶效应。

图|TI-LNPs在B16和4T1肿瘤中实现选择性递送而非肝脏

4HB mRNA TI LNPs抑制B16和4T1肿瘤生长

在B16和4T1肿瘤模型中，研究人员通过瘤内注射4HB mRNA TI LNPs，观察到肿瘤生长受到显著抑制，且在4T1模型中，4HB TI-LNPs处理的肿瘤最终尺寸显著小于其他处理组。此外，4HB mRNA处理的肿瘤中CD8+ T细胞、CD4+ T细胞和树突状细胞的浸润增加，表明免疫细胞浸润增强。在安全性方面，4HB TI4T1-4-LNPs处理的小鼠体重保持稳定，且未观察到明显的肝脏毒性。

图|4HB mRNA TI LNPs抑制B16和4T1肿瘤生长

肿瘤特异性UTRs将4HB mRNA表达限制在肿瘤中

为了进一步提高肿瘤特异性mRNA表达，研究人员设计了基于微RNA（miR）表达差异的肿瘤特异性UTRs（TURs）。通过在mRNA构建中加入针对健康细胞中丰富的肿瘤抑制性miR的靶点，TURs能够在非癌组织中选择性地抑制mRNA翻译，同时在肿瘤细胞中保持高表达。实验结果表明，含有TURs的4HB mRNA在肝细胞中的细胞毒性显著降低，而在肿瘤细胞中的细胞毒性几乎不受影响。

图|TURs限制翻译至肿瘤并减少非靶向组织中编码基因的表达

m4HB TITUR联合抗PD-1产生癌症疫苗效应

在双侧黑色素瘤模型中，研究人员发现，使用m4HB TITUR联合抗PD-1治疗能够显著抑制原发性和远处未处理肿瘤的生长，且治疗组小鼠体重保持稳定。此外，治疗还导致了未处理肿瘤中免疫细胞浸润的增加和促肿瘤免疫细胞的减少，表明4HB TITUR能够诱导“疫苗”效应，增强系统性抗肿瘤活性。

图|m4HB TITUR联合抗PD-1在小鼠中产生“疫苗”效应，抑制远端肿瘤进展并防止肿瘤复发

TITUR在肝转移和人源化模型中的疗效

在4T1-Fluc肝转移模型中，研究人员发现，与传统TI LNPs相比，TITUR平台能够更有效地将mRNA限制在肿瘤细胞中表达，并在系统性给药时显著抑制肿瘤生长，延长小鼠生存期。此外，在人源化TNBC模型中，m4HB TITUR联合抗PD-1治疗能够显著抑制肿瘤进展，且治疗过程中小鼠体重保持稳定，未观察到明显的系统性毒性。

图|4T1-Fluc肝转移模型中m4HB TITUR联合抗PD-1抑制肿瘤生长，CD8+ T细胞、巨噬细胞和γδ T细胞在m4HB TITUR平台的抗肿瘤反应中发挥关键作用

小结

本研究开发的TITUR平台通过整合4HB mRNA和优化的TI及TUR组件，实现了对肿瘤的精准mRNA递送和表达，有效诱导免疫原性细胞死亡，重塑肿瘤微环境，并增强免疫细胞浸润。该平台在多种肿瘤模型中展现出显著的抗肿瘤效果和良好的安全性，为个性化mRNA癌症免疫疗法的发展提供了新的策略和工具。

参考文献：

Dong, S., Tsai, S.N., Xu, Y. et al. A modular mRNA platform for programmable induction of tumour-specific immunogenic cell death. Nat. Nanotechnol. (2025).

https://doi.org/10.1038/s41565-025-02045-5