Adv Sci丨欧阳松应团队构建一种基于空载LNP的病毒疫苗佐剂并揭示其机制

脂质纳米颗粒（LNPs）被成功应用于FDA批准的新冠病毒mRNA疫苗制备，使其发展成为一种革命性的药物递送平台。该疫苗已在全球范围内接种数十亿剂次，充分证明LNPs的临床应用可行性与规模化生产能力。除应用于mRNA疫苗外，LNPs还可递送多种类型载荷，包括小干扰RNA（siRNA）、CRISPR/Cas系统、免疫刺激剂及其它小分子药物，将其应用拓展至肿瘤、单基因遗传病等多种疾病治疗领域。近期，组织靶向LNP“SORT”的开发及蛋白冠设计方面的进展，进一步确立了LNPs作为多功能、精准化平台的潜力，可实现组织特异性乃至细胞类型特异性的递送，为基于LNP的精准医学开辟了新领域。

尽管LNPs的递送能力已被广泛研究，但其自身的生物学效应仍未完全阐述清楚。常规LNPs由可电离脂质、辅助脂质、胆固醇和PEG-脂质组成。这些组分，特别是可电离脂质，与剂量限制性肝毒性及其他组织损伤直接相关。此外，多种LNPs表现出促炎特性，其潜在机制尚不明确。这些LNPs相关毒性和炎症效应一定程度上会限制其广泛应用，特别是在RNA药物领域。阐明相关机制具有双重意义：第一，可通过脂质配方优化和通路干预，制定针对性策略以减轻副作用；第二，可策略性地利用这些副作用，例如利用其促炎效应增强疫苗的免疫反应水平。

近日，福建师范大学欧阳松应教授团队在Advanced Science上发表了题为Novel Swelling-Lytic Cell Death Triggered by Cargo-Free Ionizable Lipid Nanoparticles的研究文章。研究团队前期构建了基于LNPs递送STING通路激动剂的免疫刺激特性可调控疫苗佐剂设计策略（）。 在此基础上，他们进一步深入研究空载LNPs（即ipLNP）的免疫刺激特性及相关机制，发现ipLNP可通过诱导溶酶体相关细胞裂解死亡的方式，引发炎症反应，并可作为佐剂高效诱导新冠病毒抗原特异性Th1/Th17以及抗体反应。该发现不仅为拓宽LNPs的应用范围提供了支持，也为深入理解并潜在调控LNP相关副作用提供了新的见解。

ipLNP由IP9（可电离脂），双十八烷基二甲基溴化铵（DDAB，辅助脂），胆固醇和1,2-二肉豆蔻酰基-raC-甘油-3-甲氧基PEG（DMG-PEG）组成（摩尔比60:30:40:0.4）。该研究首先发现空载ipLNP可在多种细胞类型中诱导广泛的气泡状（肿胀）形态变化和裂解性细胞死亡。基于此，研究者推测ipLNP可作为研究LNPs生物学效应的独特切入点。进一步研究发现，ipLNP诱导的裂解性细胞死亡依赖于IP9，且可被渗透保护剂PEG8000所阻断，这表明其机制涉及膜孔形成，且孔径大小在3.6-5.4 nm。然而，膜孔的形成并非源于ipLNP对细胞膜的胞外直接裂解作用。ipLNP诱导的细胞死亡过程伴随活性氧（ROS）水平升高、脂质过氧化以及GSDME蛋白的切割，但仅能被维生素E（VE）所抑制。通过探究VE的抑制机制，研究者发现ipLNP通过破坏溶酶体膜稳定性，触发了一种与溶酶体相关的裂解性细胞死亡。此外，ipLNP在低浓度范围内，以浓度依赖的方式显著上调巨噬细胞RAW-ISG表面活化marker CD40、CD86水平，同时在体内也可以引发干扰素-γ等多个免疫通路的激活。以新冠病毒HR121蛋白作为模型抗原，ipLNP在诱导Th1/Th17免疫应答方面表现出突出的佐剂活性，其效果优于传统佐剂聚肌胞苷酸（poly(I:C)）。

综上所述，ipLNP中的可电离脂质IP9通过破坏溶酶体膜稳定性，驱动了一种与溶酶体相关的裂解性细胞死亡途径，其在诱导炎症和作为新型Th1/Th17导向型疫苗佐剂等方面展现出潜力，同时也为干预LNPs相关副作用提供了方向。此外，该研究初步表明溶酶体膜损伤的程度是细胞稳态、炎症和细胞死亡的一个关键调控点（“检查点”）。因此，通过筛选具有不同膜损伤活性和作用机制的可电离脂质，精确且梯度化地调控内涵体/溶酶体膜的破坏，可以实现可控且高效的胞质递送、免疫激活和细胞死亡，有效拓展LNP的应用范围和领域，而不仅仅是作为递送载体。

福建师范大学生命科学学院吴军军副教授、硕士生赵振男、硕士生吴鸿生以及 泉州第一医院林思煌为论文的共同第一作者，福建师范大学欧阳松应教授和泉州第一医院郑理玲教授为论文通讯作者。

原文链接：http://doi.org/10.1002/advs.202509208

制版人：十一

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