mRNA疫苗在新冠疫情期间强势出现,凭借强效免疫激活能力和快速生产模式,在临床中展现出超94%的保护效力,远超过传统疫苗的保护效力。一时间,全球资本疯狂进场,大量投融资与产业布局涌向这一赛道。推动技术从传染病疫苗向肿瘤疫苗、罕见病治疗等领域快速拓展。
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尽管mRNA疫苗很强,却不够“温和”。接种新冠mRNA疫苗后约50%的非老年人在接种第二剂疫苗后出现发热、疲劳、头痛等不良反应,还出现心肌炎罕见严重不良反应。随着不良反应事件的报道,大家更加冷静看待mRNA疫苗。
mRNA疫苗的不良反应哪来的?
mRNA疫苗的组成主要是mRNA和LNP载体。外源性mRNA易引起先天免疫激活,不过这方面的优化较为成熟,可通过N1-甲基假尿苷修饰、优化CDS/UTR序列,很大程度减少外源性mRNA的炎症刺激。LNP脂质纳米颗粒同样会触发天然免疫炎症反应,LNP中的可电离脂质是刺激细胞释放HMGB1、促炎细胞因子,引发中性粒细胞浸润的强效诱导剂。HMGB1会诱导单核细胞亚群分泌大量TNF-α,放大促炎通路。而疫苗想要诱导出抗体、T细胞等免疫保护效果,必须先激活天然免疫作为启动前提,这种天然免疫激活既是产生保护性免疫的必要条件,也会同步引发炎症反应。
简单来说,传统mRNA疫苗激活保护性免疫的同时,会同步激活强烈炎症反应,不良反应是跟着免疫保护效果一起来的。
那么,能否将这两种效应在机制上分开?是否存在只触发免疫激活、却不引发不良反应的信号通路?下面这篇文章提供了答案。
文章成果由日本国立医药品食品卫生研究所牵头完成,该团队通过对比23种可电离脂质的LNP制剂,探究区分疫苗反应原性(炎症等不良反应)与免疫原性(疫苗保护效力)的早期天然免疫通路。通过细胞因子受体阻断、IL-1受体I型(IL-1RI)基因敲除,证实IL-1通路为不良反应核心介导因子,且不影响体液免疫应答。并且,该团队找到一个免疫表现更平衡、副反应更低的LNP-mRNA配方。
研究一开始,团队就遇到难题。
在小鼠模型上,如何更准确地反映人类临床不良反应表型症状?该团队的做法是在小鼠腹腔植入体温与活动度监测芯片,结合体重变化,用可量化的数据作为临床症状评价。
由于可电离脂质是LNP致炎的核心来源,随后团队通过筛选23种可电离脂质的LNP制剂,发现Lipid5 LNP的免疫原性与SM-102 LNP相当,但引起的发热、活动下降等不良反应显著更低。
图1. SM-102与Lipid5的免疫原性与反应原性的差异
SM-102与Lipid5的结构如此接近,为何会在不良反应上产生明显的区别?
团队对比SM-102与Lipid5 LNP接种部位的转录组、细胞因子谱、免疫细胞浸润、HMGB1释放水平,发现高反应原性的SM-102会快速诱导HMGB1释放、大量中性粒细胞浸润及多种促炎因子高表达,而Lipid5可显著弱化上述炎症激活过程。
接着,团队要确定哪条通路只管副作用、不管保护免疫,实现机制上的精准解耦,为降副作用提供思路。
研究借助细胞因子受体阻断抗体与IL-1RI基因敲除小鼠,分别阻断IL-1、IL-6、TNF-α、IFN-γ通路,检测反应原性与体液免疫指标,证实IL-1通路是发热、活动下降等全身不良反应的核心驱动因子,且完全不参与体液免疫诱导。接着更进一步地研究,最终明确HMGB1-TNF-α-IL-1是LNP-mRNA疫苗不良反应的关键炎症放大轴。
图2. IL-1R1有效降低反应原性,但不影响免疫原性
这个研究发现意味着,mRNA疫苗的不良反应能被精准地拆解,实现了免疫原性与反应原性的机制解耦。
难得的是,团队明白,小鼠实验得出的结果只是动物层面的结论,无法直接套用到人类身上,毕竟小鼠和人的免疫系统存在差异,所以必须在真实接种疫苗的人群中检验这个机制是否成立。
研究选取了90名接种BNT162b2疫苗的受试者,检测他们血液中IL-1通路的相关指标,同时记录不良反应严重程度、检测中和抗体滴度,最终发现人类血液样本上也呈现完全一致的规律:IL-1通路越活跃,不良反应越重,但和抗体水平毫无关联。这就证实小鼠实验发现的不良反应机制,在人体中同样有效,并非只适用于小鼠的特殊结论。
图3. 临床队列验证小鼠机制的人类适用性
这个研究发现为何重要?
LNP发展到现在,早就不只是拼递送效率、拼免疫原性了,核心已经转向高免疫刺激、低不良反应(低炎症)了。
如今已经有不少工程化路径可降低先天免疫激活、控制炎症反应,比如筛选低炎症特性的新型脂质骨架、迭代优化辅助脂质配方、改造mRNA序列结构、降低给药剂量等。
但行业始终缺乏明确的机制理论作为支撑,无法系统性指导mRNA疫苗的安全性筛选与定向优化。
过往大多数是优先验证免疫效果,直至推进到大动物阶段,才暴露严重不良反应,最终只能被迫下调剂量、牺牲免疫效力,甚至直接终止管线开发。
基于这篇文章的发现,可改写LNP-mRNA疫苗的研发逻辑:在可电离脂质的前期筛选与分子设计环节,研发人员可针对性开发“低诱导HMGB1释放、低激活IL-1炎症通路”的脂质材料,从源头减少炎症启动。这能够规避传统研发的弊端。这意味着,HMGB1、TNF-α、IL-1、IL-6等反应原性核心生物标志物,可能需要前置至mRNA疫苗研发早期开展同步检测与评价。
毕竟,安全是生物医药研发的核心红线,一旦出问题,都会被一票否决。
参考资料
Takano, T., Kumagai, K., Iuchi, H. et al.A poorly reactogenic lipid nanoparticle-mRNA vaccine unveils an innate immune pathway for adverse reactions. npj Vaccines (2026). https://doi.org/10.1038/s41541-026-01441-9.
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