Nat Biotechnol | 新型NK细胞靶向脂质纳米颗粒，在体内直接生成CAR-NK细胞

近年来，嵌合抗原受体（CAR）细胞疗法在血液系统恶性肿瘤治疗中取得重要进展，并在自身免疫性疾病治疗中显示出应用潜力。现有CAR细胞产品通常需要经过免疫细胞采集、体外基因修饰与扩增，再回输患者体内。复杂的制备流程及较高的生产成本在一定程度上限制了其推广应用。为减少对体外细胞制备的依赖，研究人员开始探索将编码CAR的mRNA直接递送至体内免疫细胞，在体内完成细胞工程化。

在这一背景下，自然杀伤（natural killer，NK）细胞成为体内工程化的重要候选细胞。NK细胞具有天然的细胞毒活性，能够识别并清除异常细胞；表达CAR后，还可获得针对特定抗原的识别和杀伤能力。然而，体内生成CAR-NK细胞不仅要求mRNA高效、有选择性地进入NK细胞，还取决于工程化细胞能否在疾病环境中发挥效应功能。由于NK细胞的活性受到激活性与抑制性受体的共同调控，递送靶点的选择可能同时影响mRNA转染效率和细胞杀伤能力。

2026年10月13日，来自麻省理工学院（MIT）Daniel G. Anderson和Robert Langer团队的陈与昂等研究人员在Nature Biotechnology期刊在线发表了题为In vivo engineering of CAR natural killer cells for immunotherapy using ligand-directed lipid nanoparticles的研究论文。研究人员开发了由工程化配体介导的NK细胞靶向脂质纳米颗粒（NK cell-targeted lipid nanoparticle，NtLNP），在小鼠体内直接生成CAR-NK细胞，并在人源化小鼠模型中验证了NtLNP对人源NK细胞的适用性及抗肿瘤作用。研究进一步发现，靶向受体的选择不仅关系到mRNA递送效率，也会影响工程化NK细胞的效应功能。

筛选靶向配体，构建NK细胞mRNA递送平台

研究人员以NKG2A、NKG2D、KLRG1和NKp46四种NK细胞相关受体为靶点，设计了24种抗体片段配体，涵盖单价（monovalent）、双表位（biparatopic）和双特异性（bispecific）三类构型。其中，双表位配体可识别同一受体的不同表位，双特异性配体则可识别两种受体。随后，研究人员通过位点特异性偶联将配体连接至LNP表面，构建NK细胞靶向递送载体，并在小鼠体内比较不同设计的递送效果。

为评估体内递送效率，研究人员向Ai14小鼠注射包载Cre mRNA的NtLNP，以Cre诱导的荧光报告基因表达作为转染指标。筛选结果显示，靶向NKG2A和NKG2D的双表位配体表现最佳。与未修饰的LNP相比，相应的BiNKG2A-LNP和BiNKG2D-LNP使NK细胞转染效率均提高了5倍以上。提高给药剂量后，两组NK细胞的报告基因阳性率分别约为60%和80%。与此同时，其他免疫细胞的脱靶转染较低，肝细胞转染也显著减少。

在小鼠体内生成CAR-NK细胞并验证其治疗作用

在建立NK细胞靶向递送体系后，研究人员将载荷替换为编码抗CD19 CAR的mRNA，以评价体内生成的CAR-NK细胞是否具有杀伤功能。研究显示，给药后小鼠NK细胞迅速表达CAR并完全清除血液中的B细胞。同时，CAR表达在给药后约24小时达到峰值，至72小时已几乎无法检测到，表现出mRNA介导的短暂表达特征。

随后，研究人员在T细胞驱动的自身免疫性肝炎小鼠模型中递送编码抗CD3 CAR和IL-15的mRNA。治疗后，肝脏T细胞浸润减少，肝组织损伤得到缓解，血清转氨酶恢复至基线水平。研究人员通过对两种靶向载体的进一步比较发现，BiNKG2A-LNP诱导的CAR阳性NK细胞比例低于BiNKG2D-LNP，却对肝脏T细胞表现出更强的清除作用。这一结果表明，较高的CAR阳性率并不必然对应更好的治疗效果，提示在优化NK细胞靶向递送体系时，除转染效率外，还应考虑靶向受体对NK细胞效应功能的影响。

NKG2A靶向增强NK细胞的效应功能

针对这一现象，研究人员进一步考察NKG2A介导的抑制性信号是否影响NK细胞的杀伤活性。在与高表达NKG2A配体Qa-1b的B16F10肿瘤细胞共培养时，经BiNKG2A-LNP处理的NK细胞表现出更强的脱颗粒能力和杀伤活性。敲除肿瘤细胞中的Qa-1b后，这一功能优势消失。上述结果提示，NKG2A靶向配体除介导mRNA递送外，还可能通过减弱受体与配体之间的抑制性信号，增强NK细胞的效应功能。

这一作用随后在实体瘤模型中得到验证。研究人员构建了经改造表达人源CD19的B16F10黑色素瘤小鼠模型，并递送编码抗人源CD19 CAR和小鼠IL-15的mRNA。BiNKG2A-LNP治疗后，多数小鼠达到肿瘤完全缓解，肿瘤内NK细胞也表现出更强的效应功能。细胞清除实验进一步显示，去除NK细胞后抗肿瘤作用消失，而清除T细胞未明显削弱疗效，表明该模型中的肿瘤控制主要依赖NK细胞。

在人源化小鼠中验证CAR-NK细胞的抗肿瘤活性

在小鼠模型中验证递送和治疗效果后，研究团队进一步考察这一策略能否用于体内工程化人源NK细胞。研究人员向NSG-IL-15小鼠移植人外周血单个核细胞（PBMC），并在此基础上分别建立Raji淋巴瘤和CCRF-CEM T细胞白血病模型。随后通过NtLNP将CAR mRNA直接递送至小鼠体内的NK细胞，无需预先在体外制备CAR-NK细胞。

在Raji淋巴瘤模型中，研究人员使用BiNKG2D-LNP递送编码抗CD19 CAR的mRNA。经过5次静脉给药，所有接受该方案治疗的小鼠均达到肿瘤完全缓解，并存活至PBMC移植后第50天的研究终点。末次给药24小时后，外周血中超过60%的NK细胞表达CAR，而T细胞的CAR阳性比例低于10%。进一步清除T细胞并未明显削弱抗肿瘤效果，提示治疗作用主要由体内生成的CAR-NK细胞介导。此外，与传统体外制备的CAR-NK细胞相比，体内递送策略表现出相近的肿瘤抑制效果。

最后，为验证NKG2A靶向策略对人源NK细胞的作用，研究人员在CCRF-CEM T细胞白血病模型中，利用NtLNP递送编码抗CD7 CAR的mRNA。接种前，肿瘤细胞经IFN-γ处理，以提高NKG2A配体HLA-E的表达。在这一条件下，经过两次给药，BiNKG2A-LNP组出现明显的肿瘤消退，小鼠生存期也显著延长；相比之下，BiNKG2D-LNP的肿瘤控制作用有限。这一结果与小鼠模型中的发现一致，进一步表明靶向NKG2A有助于增强免疫抑制环境下CAR-NK细胞的抗肿瘤活性。

这项研究利用靶向脂质纳米颗粒将CAR mRNA直接递送至体内NK细胞，在小鼠及人源化小鼠模型中生成了具有治疗活性的CAR-NK细胞，并验证了其清除靶细胞、改善自身免疫性肝炎及抑制肿瘤生长的能力。研究还表明，CAR阳性率并非决定疗效的唯一因素：靶向NKG2A可在实现mRNA递送的同时减弱抑制性受体信号，增强NK细胞的效应功能。该策略有望减少CAR-NK疗法对体外细胞制备的依赖，为肿瘤及自身免疫性疾病的治疗提供更加简便、灵活的技术路径。不过，该策略仍处于临床前研究阶段，其重复给药安全性、疗效持续性及不同疾病条件下的递送选择性仍需进一步评估。

https://www.nature.com/articles/s41587-026-03310-1

制版人： 十一

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