導 讀 ：結核菌主要感染肺部，因此將疫苗直接遞送至肺部可能增強局部免疫。然而，肺部是高度敏感的器官，過度免疫激活可能引發(fā)炎癥風暴，損害疫苗效果。

2025年5月，中山大學陳永明教授、劉利新教授與復旦大學范小勇研究員聯(lián)合發(fā)表研究論文：Exaggerated Lung Inflammation Induced by Lung-Targeted mRNA-LNP Dampens Vaccines against Tuberculosis。研究開發(fā)的肺靶向的mRNA-LNP疫苗（編碼結核抗原Ag85B和ESAT-6）能激活強烈的CD4+ T細胞免疫反應，且添加佐劑 MPLA 進一步增強免疫原性。但含MPLA 的疫苗引發(fā)嚴重肺部炎癥和組織損傷（如肺泡壁增厚、纖維化），導致對結核分枝桿菌（Mtb）感染的保護效果顯著弱于傳統(tǒng)BCG 疫苗。

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研究背景

結核病作為全球十大死因之一，2023 年全球新增感染超 1000 萬例，死亡約 130 萬例。目前唯一獲批的 BCG 疫苗對成人保護效力不足。

mRNA 疫苗憑借快速設計、多抗原兼容、無基因組整合風險等優(yōu)勢，成為傳染病疫苗開發(fā)的熱點。針對結核分枝桿菌（Mtb）主要感染肺部的特性，肺部靶向遞送成為提升疫苗效力的關鍵。

如何在肺部精準激活保護性免疫，同時避免過度炎癥導致的組織損傷是結核mRNA疫苗的關鍵考量點。

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研究方法與結果

2.1肺靶向mRNA-LNP疫苗的設計與表征

在結核mRNA疫苗的抗原選擇方面，研究使用了Ag85B（免疫原性強）和ESAT-6（BCG缺失的抗原），記錄為mRNA(A?E)。遞送系統(tǒng)的設計中，使用陽離子脂質 DOTAP（肺靶向）替換傳統(tǒng) LNP 中的 DSPC，結合可電離脂質 A4I18R2C18-2，形成LNP(lung)。包封mRNA后制備得到肺靶向疫苗LNP(lung)-mRNA(A?E)。

為了評估佐劑的作用，研究還將Toll樣受體4（TLR4）激動劑單磷酰脂質A（MPLA）合成到mRNA-LNP中，得到LNP(lung)-mRNA(A?E)-MPLA。

理化性質分析顯示，含或不含佐劑的肺靶向mRNA-LNP疫苗的粒徑在90 nm左右，Zeta 電位接近中性（+3 mV），包封率 > 90%，穩(wěn)定性良好（4℃保存 2 周無顯著降解）。

靶向驗證結果顯示，靜脈注射LNP(lung)-mRNA后，DiR 標記的 LNP 主要富集于肺部和肝臟，而luciferase mRNA 表達以肺部為主。研究證實了LNP遞送系統(tǒng)的肺部靶向性，且MPLA佐劑不影響LNP的肺部分布和mRNA表達。

2.2 mRNA-LNP疫苗的免疫原性評估

通過體外試驗（DC細胞）和體內試驗（小鼠）評估結核mRNA疫苗的免疫原性。

體外結果顯示，LNP(lung)-mRNA(A?E)被 DC2.4 細胞高效攝取。mRNA疫苗有效促進了BMDC細胞的激活（CD40、CD86和CD80）。兩組促炎因子 IL-1β、TNF-α 分泌顯著增加，且MPLA 組比無佐劑組更高。

小鼠試驗顯示，相比其他組，佐劑疫苗增加了肺組織CD4+ T細胞浸潤，CD4?效應記憶 T 細胞（CD4?CD44?CD62L?）比例達 47.2%（vs. 無佐劑mRNA組 32.1%），IFN-γ、TNF-α、IL-2 分泌也顯著上調。

此外，mRNA疫苗組脾臟CD4?和 CD8?中央記憶 T 細胞比例升高，且MPLA 組影響更顯著。

2.3 Mtb 攻毒實驗

小鼠經三次LNP(lung)-mRNA(A?E)-MPLA佐劑疫苗免疫后，通過氣溶膠感染100 CFU Mtb H37Rv，4 周后檢測肺/脾細菌負荷。同時設置陽性對照BCG疫苗。

結果顯示，BCG 組肺 CFU 從對照組 5.8 log10 降至 4.2 log10，脾臟從 4.5 log10 降至 3.4 log10（p<0.05）。而LNP(lung)-mRNA(A?E)-MPLA僅顯示適度的保護效力、輕微降低了細菌負荷，且序貫BCG 接種未進一步降低負荷。盡管上述體內外數(shù)據(jù)顯示mRNA-佐劑疫苗激活了強免疫反應，但其針對病毒攻擊的實際保護效果不足。

病理分析顯示，MPLA 組肺組織可見大量炎癥細胞浸潤、肺泡壁增厚、肺泡塌陷及纖維增生，無佐劑組損傷較輕，對照組無明顯損傷。同時，MPLA佐劑組顯著升高炎癥因子水平，包括IL-6、IL-1β、MCP1、CD64 等。機制分析顯示，LNP-mRNA 激活 TLR4 通路，過度募集巨噬細胞和中性粒細胞，引發(fā)炎癥級聯(lián)反應，抑制 T 細胞對 Mtb 的清除能力。

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結語

這項研究通過脂質配方優(yōu)化（DOTAP 替換 DSPC），實現(xiàn) LNP-mRNA疫苗在肺部的高效富集與表達，為呼吸道傳染病疫苗提供了新遞送平臺。通過對比含或不含佐劑的mRNA-LNP疫苗，證實 MPLA佐劑的添加雖能增強免疫原性，但會加劇肺部炎癥，提示佐劑類型與劑量需精準調控，以避免過度炎癥抵消 T 細胞應答的保護效應。該研究為疫苗的設計提供了重要警示。

參考文獻

[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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撰寫| RNA星球

校稿| Gddra編審| Hide / Blue sea

編輯 設計| Alice