近日，中国科学技术大学王育才/李敏团队在《Nature Biomedical Engineering》在线发表研究论文，提出了一种基于活体筛选优化的低免疫原性LNPs递送PD-L1 mRNA的策略，实现了体内直接生成tol-APCs。研究团队利用实验设计（DOE），系统筛选LNPs的N/P比及脂质组成，并通过活体筛选评估免疫原性，最终筛选出既能高效转染APCs、又不诱导免疫激活的最优LNPs配方。优化后的LNPs可在体内精准递送PD-L1 mRNA，使APCs高效表达PD-L1，同时避免炎症信号激活。在类风湿性关节炎和溃疡性结肠炎模型中，该策略能够选择性抑制致病T细胞，同时促进Treg扩增，突破了mRNA技术在免疫调控中的应用局限，开辟了“体内耐受性免疫细胞工程”新方向（图1）。

  相比于传统mRNA递送系统（如COVID-19疫苗所用的LNPs），本研究优化的低免疫原性LNPs能够精准靶向APCs，避免其表面共刺激分子（CD80/CD86/CD40）的异常上调，减少炎症反应，同时保证mRNA的高效表达。这一策略不仅为mRNA技术在自身免疫疾病治疗领域提供了新的可能，也为“体内耐受性免疫细胞工程”奠定了基础。

图1. 低免疫原性递送mRNA生成tol-APCs用于自身免疫性疾病治疗。

低免疫原性LNPs的定向设计与优化

  传统mRNA递送系统（如COVID-19疫苗使用的LNPs）通过激活APCs表面的共刺激分子（CD80/CD86/CD40）介导强效免疫应答，但这与自身免疫病治疗所需的免疫抑制目标相矛盾。为解决这一问题，研究团队采用实验设计（DOE）系统调整LNPs的四种组分（SM-102、DSPC、DMG-PEG2000、胆固醇）的摩尔比例与N/P比，构建LNPs库。通过Taguchi正交实验优化，并通过两轮筛选，确定了具有低免疫原性、高表达效率的LNP配方。该配方显著降低APC表面共刺激分子CD80/CD86/CD40的表达水平，同时保持转染效率稳定。使用该配方LNPs封装编码PDL1的mRNA（LNPs/mPDL1），并经小鼠皮下注射后，淋巴结CD11c⁺和CD11b⁺细胞PDL1表达显著升高，说明了tol-APCs的成功生成，而骨髓中未检测到tol-APCs生成，且LNPs/mPDL1对非APC的免疫细胞影响极小，表明经优化的LNPs成功实现低免疫原性递送PDL1 mRNA至APCs，实现tol-APCs的在体生成（图2）。

图2. LNP优化策略以实现低免疫原性递送mRNA。

1. 从体外到体内的tol-APCs生成与功能验证

  体外模型中，DC2.4（树突状细胞系）和RAW264.7（巨噬细胞系）经LNPs/mPDL1处理后，表面PDL1蛋白表达量显著提升2-3倍，证实其向tol-APCs的转化能力。而在体内模型中，LNPs优先靶向淋巴结和脾脏中的CD11c⁺/CD11b⁺ APC细胞，表面PDL1阳性率显著提高，而非APC细胞几乎无表达。此外，研究团队发现，LNPs/mPDL1处理后，tol-APCs的在体生成可维持4天左右，保证了其生成的有效性与可调控性（图3）。

图3. LNP/mPDL1诱导生成tol-APCs。

  研究团队随后对生成的tol-APCs功能进行验证。PD1在活化的T细胞中通常呈现高表达，而在初始T细胞中表达水平较低，其在防止T细胞过度活化和促进免疫耐受中发挥关键作用。研究团队使用CD3/CD28激动性抗体（αCD3/CD28）刺激T细胞高表达PD1，来模拟活化的T细胞状态，并与LNPs/mPDL1体外诱导生成的tol-APCs共培养；流式细胞术结果显示tol-APCs显著促进活化T细胞的凋亡，而对未活化T细胞无影响，提示其通过PDL1/PD1通路选择性抑制活化T细胞。类似地，tol-APCs与T细胞共培养48小时后，流式细胞检测到活化CD4⁺ 和CD8⁺ T细胞的增殖均显著降低（图4）。

图4. LNP/mPDL1生成的tol-APCs在体外减少活化T细胞增殖并诱导其凋亡。

  此外，该研究通过过继细胞转输实验探究了LNPs/mPDL1诱导的体内tol-APCs对活化T细胞抑制作用的选择性。分离Balb/c小鼠脾脏T细胞并对部分T细胞刺激活化，将活化/未活化T细胞按1:1比例混合后过继转移到LNPs/mPDL1处理后BALB/c裸鼠体内（最小化宿主免疫系统的影响）。流式细胞术结果证实了受体小鼠体内成功生成耐受性DCs，同时与对照组相比，LNPs/mPDL1处理组活化T细胞比例显著减少，T细胞中活化T细胞/非活化T细胞的比值也显著降低。LNPs/mPDL1在体内选择性减少CD4⁺ 和CD8⁺ 活化T细胞比例的同时，也增加了非活化T细胞的比例。这些结果表明，皮下注射的LNPs/mPDL1能够选择性地清除过度活化的T细胞，同时对静息T细胞影响极小，凸显了该方法的特异性与治疗的安全性（图5）。

图5. tol-APCs选择性减少体内活化T细胞。

2. 媲美临床药物诱导免疫抑制的效果

  随后，研究团队构建了疾病模型来验证LNPs/mPDL1对自身免疫病模型的治疗效果。在Ⅱ型胶原免疫诱导的类风湿性关节炎（RA）模型中，DBA/1小鼠经LNPs/mPDL1治疗后，关节肿胀评分显著降低，且软骨损伤程度接近正常水平（通过番红固绿染色评估）。滑膜组织免疫组化分析显示，IFN-γ和TNF-α的表达量水平降低，CD4⁺ 和CD8⁺ T细胞浸润减少，而Tregs比例增加。值得注意的是，治疗组的关节炎症评分与TNF-α抑制剂依那西普相当，证实LNPs/mPDL1有效缓解RA症状（图6）。

图6. LNP/mPDL1体内生成的tol-APCs抑制RA进展。

  研究团队随后对LNPs/mPDL1在另一自身免疫疾病——溃疡性结肠炎（UC）模型的治疗效果进行了评估。C57BL/6小鼠经DSS诱导后出现严重结肠缩短（平均长度5.6 cm）和黏膜损伤。LNPs/mPDL1治疗组结肠长度恢复至正常水平（6.6 cm），且黏膜结构完整，隐窝破坏显著缓解，且其治疗效果与环孢素相当。同时LNPs/mPDL1治疗显著减少肠道炎症部位的CD4⁺ 和CD8⁺ T细胞浸润，增加了Treg数量，并降低TNF-α水平；此外，研究团队还发现，LNPs/mPDL1显著降低了肠系膜、腹股沟淋巴结、脾脏和血液中的效应T细胞（图7）。

图7. 体内生成的tol-APCs在UC小鼠模型中发挥治疗作用。

  该团队通过优化LNPs的N/P比与脂质组成，显著降低载体免疫原性，使APCs特异性高表达PD-L1而不引发炎症反应，从而精准抑制致病性T细胞活性并扩增Treg。在RA和UC模型中，其疗效优于临床标准药物依那西普与环孢素，且单次治疗成本不足传统体外细胞疗法的1%，兼具高效性与经济性。研究突破传统疗法的三大局限：无需体外操作，皮下注射直接靶向APCs；广谱适应，非抗原特异性模式适用于病因不明的自身免疫病（如UC），而加载特定抗原可拓展至多发性硬化症等疾病；平台化扩展，未来可整合CTLA-4等共抑制分子或趋化受体增强疗效，或通过肝靶向递送诱导移植免疫耐受。此项成果以“体内细胞编程”理念，为自身免疫病、器官移植及蛋白替代疗法提供全新范式，推动个体化医疗向精准免疫重塑迈进。

  中国科学技术大学刘洋博士、刘潜博士、博士生张宝文为该论文共同第一作者，中国科学技术大学王育才教授、李敏副教授为本文共同通讯作者；团队其他成员及合作者也为本研究做出了重要贡献。

  原文链接：https://www.nature.com/articles/s41551-025-01373-0