巨噬细胞在抗肿瘤免疫中发挥着核心作用，使其成为基因治疗策略的一个有吸引力的靶点。然而，巨噬细胞很难转染，因为核酸传感器可以触发外源质粒DNA的降解。
2025年1月15日，浙江大学平渊团队在Science Translational Medicine（IF=15.8）在线发表题为“High-resolution, noninvasive single-cell lineage tracing in mice and humans based on DNA methylation epimutations”的研究论文，该研究开发了一个巨噬细胞特异性编辑(MAGE)系统，通过该系统，编码CasRx编辑器的紧凑质粒DNA可以通过聚(β-氨基酯)(PBAE)载体递送到巨噬细胞，以绕过DNA传感器，并在体外和体内实现RNA编辑。
研究人员鉴定了一种具有1-(2-氨基乙基)4-甲基哌嗪封端(PBAE29)的四臂分支PBAE，其能够实现高效的巨噬细胞转染。与传统的脂质体转染或电穿孔介导的质粒递送相比，PBAE29介导的培养的巨噬细胞的转染刺激较少的炎性细胞因子产生和炎性小体活化。通过微环质粒递送CasRx，转染效率进一步提高。MAGE系统结合了一层羧基化甘露聚糖涂层，以靶向巨噬细胞甘露糖受体和巨噬细胞特异性启动子，以增强选择性。CasRx与靶向唾液酸结合免疫球蛋白(类似于凝集素10)和信号调节蛋白α表达的转录物的指导RNA一起递送，导致有效的蛋白敲除，改善巨噬细胞吞噬作用。MAGE系统还显示出在小鼠肿瘤模型中靶向体内巨噬细胞、刺激抗肿瘤免疫反应和减少肿瘤体积的功效，包括人源化小鼠中患者来源的胰腺癌异种移植物。总之，MAGE系统为体内巨噬细胞特异性递送RNA编辑工具提供了一个有前途的平台，可用于癌症治疗。
针对先天和适应性免疫检查点的癌症免疫疗法已显示出治疗恶性肿瘤的潜力。阻断吞噬检查点可能是一种有效的免疫治疗策略，因为癌细胞过度表达抗吞噬细胞蛋白，如CD47、CD24和PD-L1。然而，在目前的治疗中，拮抗CD47-信号调节蛋白α (SIRPα)轴来阻断吞噬检查点会导致副作用，因为CD47在非恶性细胞中普遍表达。作为替代方案，特异性靶向巨噬细胞上的SIRPα受体可能更安全，但体内巨噬细胞特异性靶向仍然具有挑战性，特别是在实体瘤中。因为不是所有的癌细胞都过度表达CD47，同时阻断巨噬细胞上的其他受体和SIRPα可能是必要的。
最近的研究表明，CD24是一种有效的抗噬细胞信号，它通过与唾液酸结合免疫球蛋白(Ig)样凝集素10 (Siglec-10或Sig10)受体的相互作用，促进肿瘤细胞的免疫逃避，这些受体由肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)过度表达。因此，阻断CD24-Sig10轴可以增强CD24+肿瘤细胞的清除，从而为治疗CD24过表达的不同类型的肿瘤提供分子基础。
与基于抗体的疗法相比，将编码分子剪刀如Cas9或CasRx editor的质粒DNA转染到巨噬细胞中是一种有希望的基因敲除或吞噬检查点mRNA敲除的方式。尽管有早期的努力，有效和可靠的质粒DNA转染入巨噬细胞，这被称为难以转染的细胞，仍然具有挑战性和难以捉摸。通过各种转染方法引入外源基因可触发胞质核酸传感器，该传感器可降解巨噬细胞内的外源基因或甚至导致巨噬细胞死亡。这些胞质核酸传感器包括黑色素瘤2缺失(AIM2)、环磷酸鸟苷-腺苷单磷酸合酶(cGAS)-干扰素基因刺激因子(STING)途径，以及其他可以检测外源双链DNA、降解质粒DNA并诱导巨噬细胞促炎反应的炎症小体。
机理模式图（图源自Science Translational Medicine）
因此，这些核酸感应信号级联的激活通常会导致巨噬细胞转染的失败，特别是对于暴露于免疫或炎症刺激后的活化巨噬细胞。先前的研究表明，减少质粒大小可以提高转染效率，表明质粒大小也可能是与促炎反应相关的关键因素。抑制这种促炎反应可能有助于将基因有效转移到巨噬细胞中用于癌症免疫治疗。
在该研究中，研究人员开发了一种巨噬细胞特异性编辑(MAGE)策略，该策略利用聚(β氨基酯)(PBAE)的独特结构来减少对引入的核酸的促炎反应，并利用微环(MC)技术来减少质粒DNA的大小，以改善巨噬细胞的转染。MAGE纳米系统包含编码基因的MC质粒载体编辑器与从123个PBAE的库中筛选出的支化PBAE聚合物复合。研究人员确定了用于巨噬细胞转染的最佳PBAEs，并评估了质粒大小如何影响促炎反应。该研究用一层羧化甘露聚糖(ManC)涂层设计了MAGE系统，以靶向巨噬细胞的甘露糖受体1和巨噬细胞特异性启动子，这样腹膜内给药使巨噬细胞能够在体内靶向。使用表达CasRx和向导RNA (gRNA)的质粒敲除Sig10和Sirpα，表明同时靶向巨噬细胞Sig10和SIRPα产生了更有效的抗肿瘤免疫反应。该治疗提高了TAMs、腹腔巨噬细胞(PMs)和组织常驻巨噬细胞的吞噬活性，诱导了更强的肿瘤特异性免疫反应，这大大增强了多种肿瘤模型的治疗效果。
参考消息：
https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.adl5800
