RNA聚集体利用危险反应实现强效癌症免疫治疗

RNA aggregates harness the danger response for potent cancer immunotherapy.

作者信息Hector R Mendez-Gomez, Anna DeVries, Paul Castillo, Christina von Roemeling, Sadeem Qdaisat, Brian D Stover, Chao Xie, Frances Weidert, Chong Zhao, Rachel Moor, Ruixuan Liu, Dhruvkumar Soni, Elizabeth Ogando-Rivas, Jonathan Chardon-Robles, James McGuiness, Dingpeng Zhang, Michael C Chung, Christiano Marconi, Stephen Michel, Arnav Barpujari, Gabriel W Jobin, Nagheme Thomas, Xiaojie Ma, Yodarlynis Campaneria, Adam Grippin, Aida Karachi, Derek Li, Bikash Sahay, Leighton Elliott, Timothy P Foster, Kirsten E Coleman, Rowan J Milner, W Gregory Sawyer, John A Ligon, Eugenio Simon, Brian Cleaver, Kristine Wynne, Marcia Hodik, Annette M Molinaro, Juan Guan, Patrick Kellish, Andria Doty, Ji-Hyun Lee, Tara Massini, Jesse L Kresak, Jianping Huang, Eugene I Hwang, Cassie Kline, Sheila Carrera-Justiz, Maryam Rahman, Sebastian Gatica, Sabine Mueller, Michael Prados, Ashley P Ghiaseddin, Natalie L Silver, Duane A Mitchell, Elias J Sayour
PMID38697107
期刊Cell
发布时间2024-05-09
DOI10.1016/j.cell.2024.04.003

实验完整度

高

包含小鼠肿瘤模型、犬自发胶质瘤和人胶质母细胞瘤患者样本三个独立证据层级,并进行RIG-I/IFNAR1机制验证和功能验证。

主要模型

小鼠肿瘤模型(B16F0、K7M2、KR158b、K2等) 客户所有的犬自发胶质瘤 人胶质母细胞瘤患者 人成纤维细胞网状细胞(FRC)系

重点核对

RNA-LPA的RNA:LP质量比(如1:15)和粒径(200–500 nm) 小鼠静脉注射剂量25 μg/dose(mRNA部分) 犬RNA-LPA剂量0.05 mg/kg/dose,每周一次共3次 人临床试验剂量范围0.625–1.5 μg/kg,每两周一次最多3次后每月加强 RIG-I和IFNAR1敲除小鼠中抗肿瘤活性及细胞因子反应衰减

摘要

癌症免疫治疗仍受限于免疫原性差和调节性肿瘤微环境(TME)。在此,我们创建了“洋葱样”多层RNA脂质颗粒聚集体(LPAs),以大幅增强肿瘤mRNA抗原的有效载荷包装和免疫原性。与当前依赖有效载荷包装进入纳米颗粒核心以在免疫细胞中参与Toll样受体结合的mRNA疫苗设计不同,全身给药的RNA-LPA激活基质细胞中的RIG-I,引发大量细胞因子/趋化因子反应以及树突状细胞/淋巴细胞运输,从而激发癌症免疫原性并介导对早期和晚期小鼠肿瘤模型的排斥。在患有终末期胶质瘤的客户所有的犬中,RNA-LPA改善了存活率并重编程了TME,TME在单次输注后数天内变为“热”肿瘤。在一项首次人体试验中,RNA-LPA在胶质母细胞瘤患者中引发快速的细胞因子/趋化因子释放、免疫激活/运输、组织确认的假性进展和胶质瘤特异性免疫反应。这些数据支持RNA-LPA作为一种新技术,可同时重编程TME并引发快速持久的癌症免疫治疗。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
能否通过设计多层层状RNA脂质颗粒聚集体来增强肿瘤mRNA抗原的免疫原性,并同时重编程免疫抑制性肿瘤微环境以诱导强效抗肿瘤免疫?
核心机制
全身给药的RNA-LPA主要转染淋巴网状器官中的成纤维细胞网状细胞等基质细胞,通过激活RIG-I和IFNAR1依赖的信号通路,引发大量细胞因子/趋化因子释放,招募树突状细胞和淋巴细胞,从而重编程外周和肿瘤微环境并诱导抗原特异性T细胞免疫。
主要证据
在小鼠多种肿瘤模型中,RNA-LPA诱导细胞因子/趋化因子反应、DC活化、抗原特异性T细胞扩增和长期生存获益,且抗肿瘤活性依赖于RIG-I和IFNAR1;在犬自发胶质瘤中,RNA-LPA改善生存并重编程TME;在人胶质母细胞瘤患者中,RNA-LPA引发快速免疫激活、组织确认的假性进展和胶质瘤抗原特异性T细胞反应。
研究意义
RNA-LPA代表一种新技术,可同时重编程肿瘤微环境并引发快速持久的癌症免疫治疗,挑战了mRNA癌症疫苗必须靶向树突状细胞的传统范式,并支持在免疫原性差的肿瘤中恢复免疫应答。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

RNA-LPA的制备与表征

构建多层RNA脂质颗粒聚集体并验证其粒径、电荷、包装效率和稳定性。

使用阳离子脂质体DOTAP与mRNA通过静电作用自组装形成多层层状聚集体,通过冷冻电镜、Nanosight、Zetasizer和凝胶电泳表征粒径、zeta电位和包封效率。

2

RNA-LPA在小鼠中的免疫原性和抗肿瘤效果评估

验证RNA-LPA能否诱导系统性免疫反应并抑制肿瘤生长、延长生存。

在多种小鼠肿瘤模型中静脉注射RNA-LPA,检测血清细胞因子/趋化因子、DC活化、抗原特异性T细胞反应和生存曲线。

3

RNA-LPA的体内分布和细胞定位

确定RNA-LPA在体内的主要靶细胞类型和器官分布。

使用Cre-lox tdTomato报告小鼠和荧光标记的RNA-LPA,通过共聚焦显微镜和共定位分析观察脾、淋巴结等淋巴网状器官中的细胞定位。

4

RNA-LPA激活先天免疫通路的机制验证

明确RNA-LPA诱导的免疫反应是否依赖于RIG-I和IFNAR1等通路。

在RIG-I、IFNAR1、TLR7、MYD88等基因敲除小鼠中评估RNA-LPA诱导的细胞因子反应和抗肿瘤活性,并通过RNA测序分析FRC中的基因表达变化。

5

RNA-LPA在犬自发胶质瘤中的转化验证

在自然发生的犬胶质瘤模型中验证RNA-LPA的免疫调节作用和生存获益。

对客户所有的犬胶质瘤患者进行RNA-LPA治疗,监测细胞因子、PBMC动员、TME基因表达和生存期。

6

RNA-LPA在胶质母细胞瘤患者中的首次人体试验

评估RNA-LPA在胶质母细胞瘤患者中的安全性、免疫激活和初步疗效。

在MGMT未甲基化胶质母细胞瘤患者中进行加速滴定设计试验,监测细胞因子/趋化因子、免疫细胞亚群、TCR repertoire和肿瘤组织变化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DOTAP(1,2-二油酰-3-三甲基铵丙烷,氯化物盐)Avanti Polar Lipids890890P
mMESSAGE mMACHINE T7转录试剂盒Thermo Fisher ScientificAM1344
INCOGNITO T7 ARCA 5mC- & Ψ-RNA转录试剂盒CellScriptC-ICTAMY110510
RNeasy Mini试剂盒Qiagen74104
无RNase DNase套装Qiagen79254
FACSymphony A3细胞分析仪BD Biosciences--
FACSCanto II流式细胞仪BD Biosciences--
Leica Stellaris 5共聚焦显微镜Leica--
Nikon A1RMP共聚焦显微镜Nikon--
成纤维细胞培养基ScienCell2301
DMEM F12/Glutamax培养基Gibco10565018
McCoy's 5a改良培养基ATCC30-2007
抗小鼠IFNAR-1单克隆抗体Bio X CellBE0241
抗小鼠PD-L1单克隆抗体Bio X CellBE0101
抗小鼠PD-1单克隆抗体Bio X CellBE0146
小鼠细胞因子/趋化因子32重发现检测阵列Eve TechnologiesMD32
小鼠细胞因子/趋化因子44重发现检测阵列Eve TechnologiesMD44
人细胞因子/趋化因子96重发现检测阵列Eve TechnologiesHD96
nCounter犬免疫肿瘤学面板Nanostring115000465
nCounter人泛癌免疫分析面板Nanostring115000132
人IFN-γ/颗粒酶B双色ELISpot试验Cellular Technology Limited (CTL)--
ImmunoSEQ人TCRB测序试验Adaptive Biotechnologies--
K7M2细胞ATCCCRL-2836
B16F0细胞ATCCCRL-6322
U-2 OS细胞ATCCHTB-96
人成纤维细胞网状细胞系(FRC)CancerTools.org156505

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
RNA-LPA制备与表征
RNA:LP质量比(1:15)、mRNA剂量、粒径(200–500 nm)和zeta电位(约50 mV)
阅读提示:Methods 'RNA-LPA generation'小节及Figure 1A–D图注
小鼠肿瘤模型治疗
小鼠品系、肿瘤细胞接种数量和途径、RNA-LPA剂量(25 μg/dose)、给药频率(每周一次共三次)
阅读提示:Methods 'Mice'和'Cell lines and implantations'小节及Figure 1图注
基因敲除小鼠机制验证
RIG-I、IFNAR1、TLR7、MYD88等敲除小鼠背景、RNA-LPA剂量和检测时间点
阅读提示:Methods 'Mice'小节及Figure 4K–P图注
犬胶质瘤临床试验
犬RNA-LPA剂量(0.05 mg/kg/dose)、给药方案(每周一次共三次)、Group A/B分组和监测时间点
阅读提示:Methods 'Canine trial'小节及Figure 5A图注
人胶质母细胞瘤首次人体试验
患者入组标准(MGMT未甲基化)、RNA-LPA剂量范围(0.625–1.5 μg/kg)、给药方案和监测时间点
阅读提示:Methods 'Human trial'小节及Supplementary Table 1