疫苗前沿 | 含佐剂的mRNA-LNP结核疫苗诱导过度炎症抵消保护效应

导 读 ：结核菌主要感染肺部，因此将疫苗直接递送至肺部可能增强局部免疫。然而，肺部是高度敏感的器官，过度免疫激活可能引发炎症风暴，损害疫苗效果。

2025年5月，中山大学陈永明教授、刘利新教授与复旦大学范小勇研究员联合发表研究论文：Exaggerated Lung Inflammation Induced by Lung-Targeted mRNA-LNP Dampens Vaccines against Tuberculosis。研究开发的肺靶向的mRNA-LNP疫苗（编码结核抗原Ag85B和ESAT-6）能激活强烈的CD4+ T细胞免疫反应，且添加佐剂 MPLA 进一步增强免疫原性。但含MPLA 的疫苗引发严重肺部炎症和组织损伤（如肺泡壁增厚、纤维化），导致对结核分枝杆菌（Mtb）感染的保护效果显著弱于传统BCG 疫苗。

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研究背景

结核病作为全球十大死因之一，2023 年全球新增感染超 1000 万例，死亡约 130 万例。目前唯一获批的 BCG 疫苗对成人保护效力不足。

mRNA 疫苗凭借快速设计、多抗原兼容、无基因组整合风险等优势，成为传染病疫苗开发的热点。针对结核分枝杆菌（Mtb）主要感染肺部的特性，肺部靶向递送成为提升疫苗效力的关键。

如何在肺部精准激活保护性免疫，同时避免过度炎症导致的组织损伤是结核mRNA疫苗的关键考量点。

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研究方法与结果

2.1肺靶向mRNA-LNP疫苗的设计与表征

在结核mRNA疫苗的抗原选择方面，研究使用了Ag85B（免疫原性强）和ESAT-6（BCG缺失的抗原），记录为mRNA(A‑E)。递送系统的设计中，使用阳离子脂质 DOTAP（肺靶向）替换传统 LNP 中的 DSPC，结合可电离脂质 A4I18R2C18-2，形成LNP(lung)。包封mRNA后制备得到肺靶向疫苗LNP(lung)-mRNA(A‑E)。

为了评估佐剂的作用，研究还将Toll样受体4（TLR4）激动剂单磷酰脂质A（MPLA）合成到mRNA-LNP中，得到LNP(lung)-mRNA(A‑E)-MPLA。

理化性质分析显示，含或不含佐剂的肺靶向mRNA-LNP疫苗的粒径在90 nm左右，Zeta 电位接近中性（+3 mV），包封率 > 90%，稳定性良好（4℃保存 2 周无显著降解）。

靶向验证结果显示，静脉注射LNP(lung)-mRNA后，DiR 标记的 LNP 主要富集于肺部和肝脏，而luciferase mRNA 表达以肺部为主。研究证实了LNP递送系统的肺部靶向性，且MPLA佐剂不影响LNP的肺部分布和mRNA表达。

2.2 mRNA-LNP疫苗的免疫原性评估

通过体外试验（DC细胞）和体内试验（小鼠）评估结核mRNA疫苗的免疫原性。

体外结果显示，LNP(lung)-mRNA(A‑E)被 DC2.4 细胞高效摄取。mRNA疫苗有效促进了BMDC细胞的激活（CD40、CD86和CD80）。两组促炎因子 IL-1β、TNF-α 分泌显著增加，且MPLA 组比无佐剂组更高。

小鼠试验显示，相比其他组，佐剂疫苗增加了肺组织CD4+ T细胞浸润，CD4⁺效应记忆 T 细胞（CD4⁺CD44⁺CD62L⁻）比例达 47.2%（vs. 无佐剂mRNA组 32.1%），IFN-γ、TNF-α、IL-2 分泌也显著上调。

此外，mRNA疫苗组脾脏CD4⁺和 CD8⁺中央记忆 T 细胞比例升高，且MPLA 组影响更显著。

2.3 Mtb 攻毒实验

小鼠经三次LNP(lung)-mRNA(A‑E)-MPLA佐剂疫苗免疫后，通过气溶胶感染100 CFU Mtb H37Rv，4 周后检测肺/脾细菌负荷。同时设置阳性对照BCG疫苗。

结果显示，BCG 组肺 CFU 从对照组 5.8 log10 降至 4.2 log10，脾脏从 4.5 log10 降至 3.4 log10（p<0.05）。而LNP(lung)-mRNA(A‑E)-MPLA仅显示适度的保护效力、轻微降低了细菌负荷，且序贯BCG 接种未进一步降低负荷。尽管上述体内外数据显示mRNA-佐剂疫苗激活了强免疫反应，但其针对病毒攻击的实际保护效果不足。

病理分析显示，MPLA 组肺组织可见大量炎症细胞浸润、肺泡壁增厚、肺泡塌陷及纤维增生，无佐剂组损伤较轻，对照组无明显损伤。同时，MPLA佐剂组显著升高炎症因子水平，包括IL-6、IL-1β、MCP1、CD64 等。机制分析显示，LNP-mRNA 激活 TLR4 通路，过度募集巨噬细胞和中性粒细胞，引发炎症级联反应，抑制 T 细胞对 Mtb 的清除能力。

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结语

这项研究通过脂质配方优化（DOTAP 替换 DSPC），实现 LNP-mRNA疫苗在肺部的高效富集与表达，为呼吸道传染病疫苗提供了新递送平台。通过对比含或不含佐剂的mRNA-LNP疫苗，证实 MPLA佐剂的添加虽能增强免疫原性，但会加剧肺部炎症，提示佐剂类型与剂量需精准调控，以避免过度炎症抵消 T 细胞应答的保护效应。该研究为疫苗的设计提供了重要警示。

参考文献

[1] Li L, Yang Z, Liu H, He Z, Wen Z, Chen H, Zhang Z, Liu Z, Fan X, Liu L, Chen Y. Exaggerated Lung Inflammation Induced by Lung-Targeted mRNA-LNP Dampens Vaccines against Tuberculosis. ACS Appl Mater Interfaces. 2025 May 16. doi: 10.1021/acsami.5c03743.

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撰写| RNA星球

校稿| Gddra编审| Hide / Blue sea

编辑 设计| Alice