8月12日，厦门大学方华攀、田华雨等人在Nature Materials期刊发表题为“An inherent T cell-activating mRNA deliverycarrier for in vivo CAR T generation”论文，作者开发了一种全新的T细胞激活与转染策略用于促进体内CAR T细胞生成。
CAR-T细胞疗法在2017年获美国FDA获批后，基于T细胞的免疫疗法快速发展，不仅在血液肿瘤治疗中取得重大突破，应用范围也逐步拓展至各类疾病领域。但传统体外制备CAR-T疗法存在工艺复杂、成本高昂的弊端，制约了其临床普及应用。
快速发展的mRNA技术为优化CAR-T疗法提供了新方向，通过直接向机体T细胞递送CAR编码mRNA，可规避体外细胞操作流程。不过目前主流脂质纳米粒递送系统多靶向肝脏，抗体修饰的脂质纳米粒还易引发T细胞耗竭，存在明显临床应用隐患。现有新型无配体修饰递送载体虽转染效率优异，但其作用于T细胞的转染机制尚未明确。同时，传统依托抗CD3、抗CD28抗体的T细胞活化体系，存在制备复杂、批次稳定性差、活化效率低等问题，持续刺激还会导致T细胞功能紊乱、耗竭，亟需新型活化策略。
本研究构建了一种自带T细胞活化功能的ERTLNPs递送体系，将RT修饰寡聚乙烯亚胺与多种脂质材料共组装而成，可用于体内T细胞的mRNA递送与基因编辑。相较于传统免疫磁珠，该载体无需抗体偶联，能高效活化T细胞、促进细胞增殖与基因转染，同时有效降低T细胞耗竭水平。机制研究表明，ERTLNPs可激活相关信号通路，汇聚至PI3K/AKT/mTOR信号轴，重塑T细胞代谢模式与免疫效应功能（图1）。
体内实验结果显示，全身给药后ERTLNPs可在脾脏富集，优先转染脾脏T淋巴细胞。递送FAP-CAR编码mRNA后，机体可原位生成功能性CAR-T细胞，有效清除肺纤维化、肝纤维化及胰腺癌模型中的病理性成纤维细胞，且几乎无明显免疫副作用，为安全高效的原位CAR-T疗法临床转化提供了全新技术路径。
图1. 基于ERTLNPs的体内T细胞激活与转染机制示意图。
图2. ERTLNPs介导高效的体内mRNA递送
图2主要验证了ERTLNPs载体配方优化及体内mRNA递送性能，明确了各组分与结构对递送效率的关键作用。研究首先合成离子化聚合物OEI-RT，通过透析法组装得到ERTLNPs纳米粒，证实OEI-RT是实现高效转染的核心组分，缺失该聚合物的配方几乎无mRNA转染效果。实验优化了DMG-PEG、胆固醇等脂质配比，结果显示20%质量占比的DMG-PEG配方性能最优，全身给药后94.4%的功能性mRNA表达集中于脾脏，相较于传统肝脏靶向的SM102 LNP，彻底改变了器官靶向偏好。该优化配方纳米粒粒径均匀、包封率超85%，具备良好理化特性。同时研究证实提高RT接枝密度可增强载体与mRNA的结合能力及细胞摄取效率，对比多种改性聚合物脂质纳米粒，ERTLNPs的脾脏特异性转染效果最为突出，且载体吸附的免疫相关蛋白进一步助力其与脾脏免疫细胞互作，为靶向脾脏T细胞递送mRNA奠定基础。
图3. ERTLNPs实现体内外T细胞特异性mRNA递送
图3系统探究了ERTLNPs在体内外对T细胞的靶向转染能力，验证其T细胞偏好性递送优势。体内实验依托mTmG转基因小鼠模型，尾静脉注射载Cre mRNA的ERTLNPs后，脾脏免疫细胞检测结果显示，T细胞转染效率达8.04%，显著高于NK细胞、B细胞、巨噬细胞等其他免疫细胞，且优先靶向CD8+T细胞，外周血T细胞也可实现有效转染。体外细胞实验进一步佐证其递送效能，ERTLNPs对Jurkat T细胞转染率近90%，对小鼠原代脾脏T细胞、人外周血单核细胞的转染效率分别可达20%、50%，展现出优异的种间适配性。该系列实验证实，无需任何靶向配体修饰，ERTLNPs即可天然实现T细胞偏好的功能性mRNA转染，突破了传统LNPs依赖抗体修饰、靶向性差的短板，为原位CAR-T细胞构建提供了核心递送支撑，也凸显了其在T细胞基因编辑领域的应用潜力。
图4. ERTLNPs高效活化原代T细胞并抑制细胞耗竭
图4全面评估了ERTLNPs的T细胞活化、增殖及抗耗竭性能，与传统活化体系形成鲜明对比。体外实验显示，ERTLNPs干预24小时即可诱导原代T细胞聚集增殖，快速上调CD69、CD25等活化标志物，活化速率优于经典抗CD3/CD28抗体体系，且能持续维持活化状态。长期培养结果表明，ERTLNPs可促进T细胞更强的增殖分裂，提升Ki-67增殖标志物表达，有效优化CD4/CD8T细胞亚群比例。关键的是，相较于传统抗体活化体系，ERTLNPs处理的T细胞PD-1、TIM-3耗竭标志物表达显著降低，呈现低耗竭的活化状态。体内实验同样证实，ERTLNPs可高效诱导T细胞活化增殖，且无明显耗竭表型。同时研究证实ERTLNPs可实现无需磁珠预活化的一步法原代T细胞转染，通过mTOR信号通路调控T细胞活化，明确了活化效率与转染效率的正相关性，解决了传统活化体系效率低、易耗竭的核心痛点。
图5. ERTLNPs活化T细胞的分子机制研究
图5深度解析了ERTLNPs激活原代T细胞的双重分子机制，阐明其依托mTOR信号轴的核心调控通路。研究发现ERTLNPs主要通过巨胞饮作用进入T细胞，该摄取方式是维持mTOR通路活性、促进T细胞活化的关键。进入细胞的ERTLNPs可在溶酶体释放精氨酸基团，通过结合溶酶体精氨酸传感器TM4SF5，激活下游mTOR/S6信号通路，分子对接与热力学实验证实OEI-RT与TM4SF5的结合亲和力显著优于普通精氨酸改性聚合物。同时，ERTLNPs可通过细胞表面IGF-1R受体激活PI3K/AKT/mTOR信号通路，形成“表面受体激活+胞内溶酶体感应”的双重调控模式。抑制剂实验证实，阻断IGF-1R或TM4SF5均可显著抑制mTOR通路活化与T细胞激活，明确两条通路可汇聚于mTOR核心轴，共同完成T细胞代谢重编程与活化，完整揭示了无配体载体自主活化T细胞的分子机理。
图6. ERTLNPs介导体内外功能性FAP CAR-T细胞生成
图6验证了ERTLNPs递送FAP-CAR mRNA实现原位CAR-T细胞构建的可行性与功能活性。体外实验中，ERTLNPs转染原代CD3+T细胞后，25%左右的T细胞可成功表达FAP-CAR蛋白。体内全身给药后，小鼠脾脏约8%的T细胞可实现CAR表达，且CAR表达具有瞬时性，给药后1至4天CAR阳性T细胞比例缓慢下降，可避免持续CAR表达带来的潜在风险，实现可控的原位CAR-T生成。功能验证实验显示，ERTLNPs构建的FAP CAR-T细胞可特异性杀伤FAP阳性293T靶细胞，杀伤效果呈效靶比依赖性，同时可高效分泌IL-2、TNF-α、IFN-γ等效应细胞因子。与慢病毒转染构建的CAR-T细胞相比，ERTLNPs制备的CAR-T细胞在同等效靶比下，杀伤活性与细胞因子分泌能力无显著差异，证实其可生成具备完整抗肿瘤、抗纤维化功能的CAR-T细胞，且规避了病毒载体基因组整合的安全风险。
图7 ERTLNPs介导的FAP CAR-T疗法有效缓解特发性肺纤维化
图7聚焦ERTLNPs/mFC体系对特发性肺纤维化（IPF）的治疗效果，验证其体内治疗有效性与安全性。临床样本分析证实，IPF患者纤维化肺组织FAP表达显著高于健康人群，明确FAP为纤维化治疗的可靠靶点。博来霉素诱导的小鼠IPF模型实验显示，ERTLNPs/mFC治疗可有效改善小鼠体重下降症状，降低肺湿重与羟脯氨酸含量，显著减少肺部胶原蛋白沉积。组织染色结果表明，该疗法可有效清除肺部FAP阳性病理性成纤维细胞，减少巨噬细胞浸润，修复肺泡组织结构，抑制TGF-β1、IL-4、IL-13等促纤维化、促炎因子分泌。与临床阳性药物吡非尼酮、传统SM102 LNP递送体系相比，ERTLNPs/mFC治疗效果更优异，且无肝肾功能损伤等毒副作用。同时对比脾脏靶向SORT LNP，ERTLNPs的抗纤维化效果更突出，证实其通过原位生成FAP CAR-T细胞精准靶向清除病灶细胞，安全高效地缓解肺纤维化进展。
综上，本研究成功开发出一款即用型T细胞活化平台，可安全、高效地实现体内T细胞活化与基因编辑转染，适用于多种疾病的治疗干预。该活化策略创新了T细胞活化的研究模式，丰富了CAR-T细胞治疗的技术体系与研发工具，为原位CAR-T疗法的优化升级提供了全新思路。本研究得到国家自然科学基金、省市自然科学基金以及中央高校基本科研业务费等多项科研项目的资助支持。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41563-026-02675-7
