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迈安纳学院 / 知识海洋 / 迈安纳|【文献分享】生物正交脱硅体系赋能mRNA肿瘤治疗

 

mRNA药物凭借新冠疫苗的临床成功获得广泛关注,但其在肿瘤治疗领域的转化仍面临两大核心瓶颈:一是脂质纳米颗粒(LNP)固有的肝靶向偏好导致静脉注射后mRNA在肿瘤部位的有效表达量极低;二是mRNA进入细胞后内体逃逸效率不足,大部分被降解,真正参与翻译的比例有限。两者共同作用下,临床给药不得不以较高剂量换取疗效,同时伴随明显的肝脏毒性风险。

针对上述问题,北京大学刘志博团队与郭少军团队合作,于2026年在Journal of the American Chemical Society(JACS)发表了题为「A Bioorthogonal Desilylation System Potentiates mRNA Therapeutics in Tumors」的研究工作,提出了一种基于硅醚键可切割脂质的生物正交激活型LNP平台(SiLNP),通过外源性触发剂实现肿瘤部位的精准mRNA激活释放。

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01

实验结果

Experimental

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硅醚键可切割脂质的分子设计

研究团队在可电离脂质的结构中引入硅醚键(silyl ether)作为可断裂单元。在生理条件下,硅醚键可维持脂质结构的稳定性,使SiLNP在循环中保持完整包裹状态;当遇到触发剂苯丙氨酸三氟硼酸盐(Phe-BF₃)时,硅醚键发生脱硅反应,脂质分子结构快速解体,从而实现mRNA的高效释放。该机制不同于传统LNP依赖内体酸性环境的被动去稳定化释放,是一种化学编程式的主动解体策略。

 

LAT-1介导的肿瘤靶向触发

Phe-BF₃的分子结构与苯丙氨酸类似,可被肿瘤细胞表面高表达的L型氨基酸转运体1(LAT-1)主动转运进入细胞内部。这一设计赋予触发剂自身的肿瘤富集特性,相当于将「钥匙」限定在肿瘤细胞内,确保SiLNP的激活具有空间选择性。

Figure 1. SiLNP平台设计原理与生物正交脱硅激活机制示意图

 

正交分布的二元靶向策略

SiLNP静脉注射后主要分布于肝脏,而Phe-BF₃主要富集于肿瘤组织——两者的生物分布呈现空间正交性。只有在肿瘤部位,载体与触发剂同时存在,mRNA才会被激活释放;而在肝脏等非靶组织中,因缺少触发剂,SiLNP保持沉默状态,从而显著降低脱靶毒性。该「二元靶向」策略绕开了传统LNP载体主动靶向改造的技术难点,提供了一种全新的时空控制思路。

 

关键实验结果

研究团队通过组合化学策略构建了包含90种硅醚键脂质的文库,并经高通量筛选获得最优候选物,其关键性能指标如下:

核心发现包括:

(1)在细胞水平,SiLNP的mRNA转染效率达到临床金标准SM-102的约44倍,表明主动解体机制在内体逃逸方面具有数量级的提升;

(2)激活态与沉默态的表达比值约为10倍,体现了良好的开关效应与时空控制能力;

(3)体内分布方面,肿瘤部位蛋白表达占比从传统LNP的约7%提升至约43%,实现了约6倍的肿瘤富集改善;

(4)肝毒性指标ALT和AST无显著升高,证实了正交分布策略带来的安全性优势。

 

Figure 2. 硅醚键脂质文库筛选及体外mRNA转染效率评价

Figure 3. SiLNP体内生物分布与肿瘤靶向富集效果

肿瘤免疫治疗验证

GSDMD-NT介导的肿瘤焦亡

Figure 4. SiLNP递送GSDMD-NT mRNA诱导肿瘤焦亡的治疗效果

 

研究团队以B16-F10黑色素瘤(典型免疫冷肿瘤模型)为研究对象,将编码Gasdermin D N端结构域(GSDMD-NT)的mRNA装载至SiLNP中。GSDMD-NT是焦亡的效应分子,可在细胞膜上形成孔洞,诱导高度炎症性的程序性细胞死亡,即焦亡(pyroptosis)。实验结果显示,SiLNP/GSDMD-NT联合Phe-BF₃治疗可显著抑制肿瘤生长,且未观察到明显的全身毒性。

Figure 5. SiLNP介导焦亡联合PD-1抗体的肿瘤免疫治疗效果

 

联合PD-1抗体的免疫协同效应

焦亡可诱导免疫原性细胞死亡(ICD),释放损伤相关分子模式(DAMPs),促进CD8⁺ T细胞浸润与树突状细胞成熟,从而将「冷肿瘤」转化为「热肿瘤」。在此基础上联合Anti-PD-1免疫检查点阻断治疗,可进一步增强抗肿瘤免疫应答,实现肿瘤的显著消退。该结果为mRNA免疫治疗与免疫检查点抑制剂的联合策略提供了新的技术路径。

Figure 6. SiLNP平台递送多种功能mRNA的通用性验证

 

 

02

小结

Result

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参考文献:Zhang M., Wang C., Xu X., et al. A Bioorthogonal Desilylation System Potentiates mRNA Therapeutics in Tumors. J. Am. Chem. Soc. 2026. DOI: 10.1021/jacs.6c09548

 

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