以色列颠覆性发现，「特洛伊木马」可以让癌细胞自我毁灭?

图源：以色列特拉维夫大学官网报道

以色列特拉维夫大学近日发布公报说，该校研究人员成功将细菌产生的毒素编码成 mRNA（信使核糖核酸）分子并将其直接传递给癌细胞，然后诱导这些细胞产生毒素，从而让癌细胞「自杀」。

该研究成果在网络上迅速引起轰动，新华社、央视网等多家权威媒体及科普视频自媒体转发报道。笔者查阅整理了发表于 Theranostics 杂志研究论文以及特拉维夫大学官网报道，和大家一起学习一下这个所谓的让癌细胞自我毁灭的颠覆性发现到底是什么。

mmRNA 装载脂质体纳米颗粒

图：mmRNA 装载脂质体纳米颗粒及其作用示意图

研究小组将假单胞菌家族细菌产生的有毒蛋白质的遗传信息编码为假单胞菌外毒素 mmRNA（类似于将 COVID-19 的「刺突」蛋白的遗传信息编码到 mRNA 分子中以制造疫苗的程序）。然后将 mmRNA 分子包装在研究人员实验室开发的纳米脂质体颗粒（LNPs）中形成 mmRNA 装载脂质体纳米颗粒（mmPE-LNPs），并在纳米脂质体涂有抗体，以确保产生毒素的指令能够到达其目标-癌细胞。癌细胞通过胞吞方式吞入 mmRNA 装载脂质体纳米颗粒（mmPE-LNPs），在胞内溶解载脂质体纳米颗粒后会释放有毒的 mmRNA，mmRNA 翻译纳米脂质体毒蛋白将细胞裂解死亡。

图：mmPE-LNPs 的体外治疗效果: 通过细胞凋亡和蛋白翻译抑制降低癌细胞活力

研究者首先考察了 mmRNA 装载脂质体纳米颗粒（mmPE-LNPs）在体外抗肿瘤能力。在体外 B16F10.9 黑色素瘤肿瘤细胞培养基中用 mmPE-LNPs 处理 48 h 后观察发现，mmPE-LNPs 处理的 B16F10.9 细胞在处理 24 h 后凋亡细胞比例增加，48 h 后凋亡细胞比例高达 90%（上图 D）。将 B16F10.9 黑色素瘤细胞与 mmPE-LNPs 或 mmFluc-LNPs 预孵育 2 小时，然后通过转染试剂转染 EGFP mmRNA。结果证实，与 mmFluc LNPs 预处理的细胞相比，mmPE-LNPs 预处理的细胞中 EGFP 表达受到抑制，并且这种效果呈剂量依赖性（上图 B）。

图：瘤内注射 mmPE-LNPs 对 B16F10.9 小鼠模型肿瘤生长的影响

研究随即进行了早期动物实验测试。研究将黑色素瘤负荷小鼠分为三组，每个小组的老鼠分别瘤内注射 4 次 mmPE-LNPs（实验组 0.15 mg/Kg）、PBS（阴性空白对照）、mmFluc-LNPs（mRNA 对照组）。研究结果显示，接受 mmPE-LNPs 的小鼠在所有测试时间点的肿瘤体积都较小，并且在实验终点的肿瘤体积显著低于对照组（上图 C-D）。

图：多次瘤内注射 mmPE-LNPs、PBS、mmFluc-LNPs 对 B16F10.9 小鼠影响

大样本的动物实验继续评估了 mmPE-LNPs 对黑色素瘤小鼠的生存影响。将荧光标记的 B16F10.9 瘤细胞接种的小鼠依然分为三组：mmPE-LNPs（实验组 0.15 mg/Kg）、PBS（阴性空白对照）、mmFluc-LNPs（mRNA 对照组），每 2-3 天注射一次，每只小鼠治疗至肿瘤体积达到 1500 mm3 时将处死。实验从接种肿瘤开始持续 35 天，共 10 个注射时间点。研究每 2-3 天使用活体成像系统（IVIS）跟踪观察肿瘤的强度，直到实验终点。

研究结果显示，接受 mmPE-LNPs 处理组的小鼠在所有测试时间点的肿瘤体积都减少了，并且在肿瘤接种后 20、22 和 25 天的肿瘤体积显著低于对照组（上图 C）。生存率 OS 方面，在 20 天实验组和对照组开始出现分离，最终实验组小鼠的生存率显著优于两个对照组（上图 E）。活体成像系统（IVIS）跟踪观察肿瘤感染治疗强度发现，导致 44-60% 的癌细胞已被 mmPE-LNPs 感染（上图 F）。

此外，研究还对 mmPE-LNPs 安全性进行了评估。除了通过监测小鼠体重表明 mmPE-LNPs 没有引起体重减轻的重大不良反应（上图 B）。通过对肝和脾组织学、肝酶水平和血液中促炎细胞因子测定来评估一般毒性。结果显示，与健康小鼠相比，被测组织没有显著变化，单次瘤内剂量的 mmPELNPs (0.5 mg/Kg) 在给药 24 小时后也未发现对血清肝酶水平的影响和 IL-6 或 TNF-α 水平的影响。

总结

研究者创新性的将假单胞菌外毒素 A 结构域反向编译的 mRNA（mmRNA）包裹在纳米脂质体颗粒中（LNPs）形成了 mmRNA 装载脂质体纳米颗粒（mmPE-LNPs），纳米脂质体颗粒因为涂抹了抗体因而对肿瘤产生靶向作用，肿瘤细胞吞并这些纳米脂质体后会释放 mmRNA 进而翻译表达毒蛋白发挥抗肿瘤作用。

通过体外实验和动物实验研究发现，mmPE-LNPs 能感染 44%-60% 的黑色素瘤细胞，mmPE-LNPs 抑制了肿瘤的生长并且显著提高了黑色素瘤小鼠的生存期。安全性方面，mmPE-LNPs 对老鼠体重影响轻微，治疗并没有引起任何明显的全身毒性，也未引发免疫因子的异常。虽然 mmPE-LNPs 确实在治疗的前 20 天确实有非常好的疗效，但在 22 天后发现肿瘤开始复发，30 天左右肿瘤开始指数级增长（上图 C 红色线），研究尚未发现耐药的具体原因。

总之，脂质体纳米颗粒（LNPs）包裹毒蛋白 mmRNA 这项创新技术确实在抗肿瘤展现出较好的疗效和安全性，但该药治疗窗口期和耐药机制存在较大缺陷，需要进一步探索。

作者：毛阳；排版：月月