疫苗前沿 | LNP组分对circRNA疫苗T细胞反应的影响

导读：环状RNA（circRNA）是一类新兴的疫苗，适用于各种疾病，例如癌症免疫疗法。对于癌症治疗性疫苗，将 circRNA 递送到淋巴结 （LN） 和树突状细胞 （DC） 等淋巴组织，同时引发抗原特异性 T 细胞反应至关重要。

2025年3月，弗吉尼亚联邦大学研发人员在Journal of Controlled Release（IF：10.5）杂志发表研究论文：Investigation of the impact of lipid nanoparticle compositions on the delivery and T cell response of circRNA vaccine。他们研究了不同LNP组分及比例对 circRNA- LNP 的理化性质、体内外蛋白表达和抗原特异性 T 细胞反应的影响，共测试了 6 种可电离脂质、3 种辅助脂质以及6 种不同胆固醇和β-谷甾醇的摩尔比。研究发现，F3 LNP（SM-102 50%、β- 谷甾醇 19.5%、胆固醇 19%、DOPE 10% 和 DMG-PEG2k 1.5%）的体内外递送效率最高，而 F1 LNP（SM-102 50%、胆固醇 38.5%、DOPE 10% 和 DMG-PEG2k 1.5%）有利于 circRNA 疫苗引发最强的 CD8+ T 细胞反应。

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研究背景

目前，虽然已有多种 LNP 应用于 mRNA 疫苗的递送，但针对不同细胞类型优化 LNP 的研究仍相对有限，尤其是在直接比较不同可电离脂质、磷脂和甾醇对 DC转染效率的影响方面，存在明显的研究空白。

circRNA 作为一种新兴的疫苗类型，具有稳定性高、免疫原性低的优势，在多种疾病的治疗中具有潜在应用价值，但如何优化 LNP组分以实现 circRNA 的高效递送和免疫激活，是当前亟待解决的问题。

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研究方法与结果

为探究不同脂质成分对 LNP 的影响，研究人员制备了一系列LNP组分，以评估不同LNP组分对 RNA- LNP 理化性质、体内外蛋白表达和抗原特异性 T 细胞反应的影响，测试内容包含 6 种可电离脂质（SM-102、MC3、ALC-0315、CL1、cKK-E12 和 OF-C4-Deg-Lin）、3 种磷脂（DSPC、DOPE 和 9A1P9）以及不同摩尔比的两种甾醇（胆固醇和β- 谷甾醇）。

2.1 可电离脂质对circRNA疫苗免疫反应的影响

首先是阳离子脂质的影响，使用不同阳离子脂质-LNP包封编码萤火虫荧光素酶（fLuc）的 mRNA，评估mRNA-LNP的理化性质和体内外表达效率。

理化性质：除以 OF-C4-Deg-Lin 为基础的 LNP 直径略大（122nm）外，其他mRNA-LNP粒径约100 nm，分散性良好（PDI<0.2）。cKK-E12表面电荷偏负（-13.64 mV）。其他接近中性。LNP 包封效率（EE）超过 80%，甚至90%。

细胞转染：SM-102 LNP在DC2.4细胞中的荧光素酶表达量最高，MC3 LNP最低。这种差异可能与可电离脂质的理化特性和生物相容性有关，特别是它们的内体逃逸能力。

体内递送：BALB/c 小鼠注射结果显示，SM-102和ALC-0315在淋巴结中的蛋白表达显著优于其他脂质。

前期筛选实验中使用的是mRNA，随后研究采用了表现较佳的四种可电离脂质（SM-102、ALC-0315、CL1 和 OF-C4-Deg-Lin）包封circRNA疫苗（circRNA-SIINFEKL），通过小鼠实验、T细胞分析实验来筛选适用于激活circRNA疫苗T细胞反应的LNP组分。结果显示，SM-102 LNP 和 ALC-0315 LNP 能使 circRNA疫苗引发最丰富的 SIINFEKL 特异性 CD8+ T 细胞，优于 CL1 和 OF-C4-Deg-Lin LNP。

2.2 磷脂对circRNA疫苗免疫反应的影响

研究人员选择 SM-102 作为可电离脂质，评估了 3 种不同的辅助磷脂（DSPC、DOPE 和 9A1P9）对 mRNA-LNP 转染效率的影响。理化性质显示，制备的三种 mRNA-fLuc LNP 具有均匀的纳米颗粒大小和窄的尺寸分布，mRNA EE 均 > 85%，平均 zeta 电位约为 -4mV。

DC2.4细胞试验显示，尽管DOPE数值上更高，但相比其他两种磷脂无显著差异。此外， 9A1P9 与 MC3 可电离脂质结合时表现优于传统磷脂，这表明脂质成分之间的特定相互作用和性质会影响转染效率。

2.3 胆固醇和β-谷甾醇比例的影响

研究人员使用 SM-102、DOPE 和 DMG-PEG2000，合成了 6 种不同胆固醇/β- 谷甾醇比例的 mRNA-fLuc LNP（100%胆固醇→100%β-谷固醇）。结果显示，不同甾醇比例对LNP 的理化特性影响不大；在体内外递送效率方面，含有 19% 胆固醇和 19.5%β- 谷甾醇（F3）的 LNP 表现最佳。

研究人员选择了三种 LNP（F1、F3 和 F6）包封一种编码 HPV-16 E7 抗原的 circRNA-E7，评估其引发 CD8+ T 细胞反应的能力。

结果发现，尽管 F3 的蛋白翻译效率高于 F1，但两者引发的 E7 特异性 PBMC CD8+ T 细胞比例相当，而 F6 中较高的 β- 谷甾醇比例降低了 T 细胞反应，这表明甾醇组成对抗原呈递和免疫激活有影响，可能与 β- 谷甾醇的抗炎特性有关。

以上数据显示，胆固醇:β-谷固醇=1:1时，抗原表达水平最高；但含β-谷固醇的LNP虽提升表达，但抑制T细胞应答。

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小结

这项研究全面评估了多种可电离脂质、磷脂和甾醇对 LNP 递送 circRNA 疫苗性能的影响，为优化 LNPs 配方提供了丰富的数据支持。研究明确了 SM-102 在 DC 转染和诱导 T 细胞反应方面的优势，以及 DOPE 和 β- 谷甾醇对蛋白质表达的促进作用，为 circRNA 疫苗载体设计提供了重要参考。

参考文献

[1] Alshehry Y, Liu X, Zhang Y, Zhu G. Investigation of the impact of lipid nanoparticle compositions on the delivery and T cell response of circRNA vaccine. J Control Release. 2025 Mar 17;381:113617. doi: 10.1016/j.jconrel.2025.113617.

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撰写| 工程菌星球

校稿| Gddra编审| Hide / Blue sea

编辑 设计| Alice