eGastroenterology | 抗PD-L1纳米抗体mRNA：结直肠癌免疫治疗的新希望

导读

结直肠癌（colorectal cancer, CRC）是全球最常见的第三大恶性肿瘤，也是癌症相关死亡的第二大原因。虽然免疫治疗的出现带来了“以免疫抗肿瘤”的希望，但在CRC领域，传统PD-1（programmed cell death protein 1）/PD-L1（programmed death-ligand 1）单克隆抗体的疗效并不理想——仅少数特殊亚型患者能从中获益，大多数患者仍面临治疗困境。这一瓶颈长期困扰着科研界和临床医生。

近期，一种“跨界组合”的新策略引起了广泛关注——纳米抗体（nanobody, Nb）mRNA。其融合了Nb分子量小、组织穿透力强的优势，与mRNA技术在体内高效、安全、可持续表达的特点，不仅能够直达肿瘤深部组织，还能延长药效时间并增强抗肿瘤作用。

近日，由美国夏威夷大学Wen-Ming Chu教授、Stefan Moisyadi教授团队领衔，联合宾夕法尼亚大学、马里兰大学等国际合作团队在eGastroenterology发表了题为“Immunotherapy against colorectal cancer via delivery of anti-PD-L1 nanobody mRNA”的研究，为CRC治疗开辟了新的方向。

结直肠癌治疗的困境

近年来，随着CRC筛查手段和治疗策略的不断进步，部分患者的预后有所改善。然而，由于早期症状隐匿，大多数患者在确诊时已处于中晚期，治疗效果有限，整体预后仍不理想。

免疫检查点抑制剂的出现曾被寄予厚望，尤其是以PD-1/PD-L1为代表的单克隆抗体药物，已在黑色素瘤和肺癌等多种肿瘤类型中取得突破性进展。然而，在CRC患者中，其疗效却十分有限：只有一小部分携带微卫星高度不稳定（high microsatellite instability, MSI-H）的患者能显著获益，而占比高达85%的微卫星稳定（sufficient MSI, MSS）或低不稳定（low MSI, MSI-L）患者几乎无效。这意味着，大多数CRC患者仍缺乏有效的免疫治疗方案。

究其原因，一方面是，传统单克隆抗体分子体积庞大、肿瘤组织穿透能力有限；另一方面，肿瘤免疫微环境中常富集大量髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells, MDSCs）和肿瘤相关巨噬细胞（tumour-associated macrophages, TAMs），它们通过多种免疫抑制机制削弱甚至抵消了抗体的抗肿瘤效应。因此，探索更高效的新型免疫治疗策略已成为全球科研和临床领域的迫切需求。

纳米抗体：小分子带来的“大能量”

Nb 是一类最初在骆驼科动物和鲨鱼中发现的单域抗体，分子量仅约15 kDa，仅为传统抗体的十分之一。这种小巧的结构赋予其多重优势：

（1）穿透力强：更容易进入肿瘤组织深处；

（2）稳定性高：对温度和化学环境具有更强的的适应性；

（3）免疫原性低：较少引发机体不良免疫反应；

（4）成本较低：理论上更适合规模化生产。

在我国，首个抗PD-L1 Nb药物（KN035-Fc）已获批用于治疗黑色素瘤和MSI-H实体瘤，相较于 PD-L1 单抗（如 durvalumab），在较低剂量下即可诱导 IFNγ（interferon-gamma）产生并抑制肿瘤进展，显示出良好的安全性与疗效。然而，Nb也存在一定局限性：半衰期较短，易被肾脏快速清除，从而影响治疗的持久性。

mRNA平台：新冠疫苗的“副产品”

mRNA技术因新冠疫苗的成功而声名鹊起。其核心原理是通过体外合成修饰的mRNA，并借助脂质纳米颗粒（lipid nanoparticles, LNP）进入机体细胞，使其在体内直接合成目标蛋白。这一平台的优势包括：

（1）无需基因组整合，避免DNA载体潜在的基因毒性；

（2）生产快速灵活，可针对不同靶点迅速设计；

（3）可持续表达，通过重复注射维持治疗水平；

（4）安全性已获验证，在全球数十亿剂新冠疫苗的实际应用中得到了充分证明。

如果将mRNA与Nb结合，就能在体内持续产生抗肿瘤的Nb分子，既规避了传统抗体大分子的组织穿透缺陷，又弥补了Nb半衰期短、易被快速清除的不足。

最新突破：抗PD-L1纳米抗体mRNA

本研究采用两种方式递送抗PD-L1 Nb：

（1）质粒DNA（plasmid DNA, pDNA）：通过聚合物纳米颗粒递送；

（2）修饰型mRNA：通过LNP递送（见图1）。

研究发现：

（1）pDNA递送：在CRC小鼠模型中，可有效抑制肿瘤生长并减少炎症相关癌变；

（2）mRNA递送：抗肿瘤效果更为显著，尤其是四聚体（quadruple PDL1Nb, qPDL1Nb）比单体（monomeric PDL1Nb, mPDL1Nb）形式更稳定、半衰期更长，能更强地抑制肿瘤进展。

在结直肠炎相关CRC模型中，qPDL1Nb mRNA-LNP显著降低了肿瘤发生率，并通过多种机制发挥作用：

（1）减少免疫抑制细胞：显著降低MDSCs和TAMs的数量；

（2）增强T细胞免疫：增加CD8⁺杀伤性T细胞的肿瘤浸润；

（3）降低PD-L1表达：减少肿瘤细胞和免疫细胞中PD-L1的表达水平。

更令人兴奋的是，在体外实验中，PDL1Nb mRNA能够阻止骨髓造血干细胞向免疫抑制型巨噬细胞的分化，从源头削弱肿瘤的免疫逃逸能力。

图1：mRNA Nb的构建与表达。(A) 示意图：将编码PDL1Nb、CTLA-4Nb（cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4 Nb）或荧光素酶（luciferase, Luc）的单体或四聚体DNA模板进行体外转录，纯化后包封于LNP中并递送入细胞。单体构建体（mPDL1Nb、mCTLA-4Nb）含有FLAG标签和分泌信号；四聚体构建体（qPDL1Nb）由四个Nb通过9个氨基酸GS连接肽串联组成。(B) Western blot结果：将不同量（5或10 μg）的mRNA LNP递送至HEK293细胞，在不同时间点检测FLAG标记的PDL1Nb表达，箭头标示蛋白条带位置，Luc mRNA作为阴性对照。

科学意义与临床前景

（1）拓展CRC免疫治疗的边界：目前PD-1/PD-L1抗体疗法仅对少数MSI-H患者有效，而Nb mRNA有望覆盖更多CRC患者；

（2）突破传统抗体局限：小分子+体内合成的策略，不仅提高了肿瘤组织的穿透力，也显著延长了有效期；

（3）继承并放大mRNA平台优势：与新冠疫苗类似，Nb mRNA平台可通过快速调整序列适配不同肿瘤类型和靶点，具有极高的灵活性和可扩展性；

（4）降低生产与应用成本：相较于价格高昂的单克隆抗体疗程，mRNA药物有望以更低成本实现大规模生产与应用，具有更强的普及潜力。

未来可尝试将多种免疫检查点Nb整合到同一mRNA分子中，或与化疗、放疗、靶向治疗联合使用，从而全面提升抗肿瘤疗效，进一步拓宽临床应用前景。

总结

本研究系统性地展示了抗PD-L1 Nb mRNA在CRC中的显著疗效。它不仅有效抑制了小鼠肿瘤的生长，还通过重塑肿瘤免疫微环境，增强了T细胞的抗肿瘤能力。

继新冠疫苗之后，mRNA技术再次展现出改变医学格局的潜力。如果未来能在人类临床试验中得到验证，这一策略有望成为CRC患者——尤其是占大多数的MSS型患者——期待已久的新型免疫治疗选择。简而言之，Nb mRNA可能成为继单克隆抗体之后，又一次具有里程碑意义的免疫治疗革命。

引证本文

Chu W-M, Ma L, Hew B, et al. Immunotherapy against colorectal cancer via delivery of anti-PD-L1 nanobody mRNA. eGastroenterology 2025;3:e100106.

https://doi.org/10.1136/egastro-2024-100106