脊髓损伤（Spinal Cord Injury, SCI）是一种严重的中枢神经系统损伤，常导致患者终身瘫痪、感觉丧失和生活质量严重下降。长期以来，SCI被认为是不可逆的损伤，临床治疗手段极为有限。近日浙江大学医学院研究团队发表于《Science Advances》上的题为Macrophage-targeted Mms6 mRNA-lipid nanoparticles promote locomotor functional recovery after traumatic spinal cord injury in mice的研究工作，为SCI治疗带来了全新的希望。团队开发出一种靶向巨噬细胞的mRNA脂质纳米颗粒（LNPs）疗法，通过静脉注射方式，将磁小体膜蛋白Mms6的mRNA精准递送至脊髓损伤部位的巨噬细胞中，显著促进了小鼠SCI后的运动功能恢复和神经组织修复。
【期刊】Science Advances
【IF值】11.7
【DOI】10.1126/sciadv.ads2295
该论文使用到的对照mRNA EZ Cap™ EGFP mRNA (5-moUTP)(货号R1016)以及Mms6 mRNA由APExBIO提供。
巨噬细胞是人体免疫系统的重要组成部分，在脊髓损伤后的修复过程中发挥着关键作用。损伤发生后，巨噬细胞迅速聚集到损伤部位，清除细胞碎片，释放抗炎因子，促进组织修复。然而，损伤部位的恶劣微环境（如缺氧、炎症、铁死亡等）会导致巨噬细胞功能受损，甚至发生铁死亡（ferroptosis），从而阻碍了脊髓的自我修复。因此，如何增强巨噬细胞的抗损伤能力，成为了SCI治疗的重要突破口。
Mms6蛋白最初发现于磁性细菌中，具有强大的铁捕获和储存能力，能够合成磁性纳米颗粒，防止细胞内铁离子过载，从而有效抵抗铁死亡。此前研究表明，将Mms6基因转染到巨噬细胞中，能够显著增强巨噬细胞的吞噬功能和抗铁死亡能力，促进脊髓损伤后的修复。
然而，传统的细胞移植疗法存在操作复杂、免疫排斥风险高等问题，难以广泛应用于临床。因此，研究团队提出了一种全新的策略：利用脂质纳米颗粒（LNPs）直接将Mms6 mRNA递送到体内的巨噬细胞中，避免了细胞移植的风险。
图1 巨噬细胞靶向Mms6 mRNA脂质纳米颗粒（Mms6 mRNA-PS/LNPs）促进脊髓修复和运动功能恢复示意图
脂质纳米颗粒（LNPs）：精准递送mRNA的“快递员”
脂质纳米颗粒（LNPs）是一种安全、高效的mRNA递送载体，已成功应用于新冠疫苗的研发中。研究团队首先尝试利用经典LNPs配方(SM102: DSPC:cholesterol: DMG-PEG2000= 50:10:38.5:1.5)包裹Mms6 mRNA。相比腹腔注射，使用静脉注射方式更能有效将Mms6递送到脊髓损伤部位的巨噬细胞内，图2D结果显示注射后受损脊髓中的总巨噬细胞Mφ及其亚型（M1φ和M2φ）数量未发生变化。但约7%的总巨噬细胞成功被eGFP-Mms6 mRNA-LNPs转染，且M1型和M2型巨噬细胞之间含mRNA的LNPs的摄取百分比没有显著差异。
图2 静脉注射LNPs比腹腔注射更有效地将mRNA传递到受损的脊髓
尽管上述经典LNPs能够有效递送mRNA进入脊髓巨噬细胞，但在体内也能被其他细胞非特异性摄取，导致疗效降低。为解决这一问题，研究团队进一步再LNPs表面修饰巨噬细胞特异性识别的信号分子，即磷脂酰丝氨酸（PS）。按照SM102: DSPC:cholesterol: DMG-PEG2000: DOPS= 50:10:38.5:1.5:5合成PS修饰后的LNPs（PS/LNPs）。PS/LNPs能够显著提高巨噬细胞对mRNA的摄取效率，减少肝脏等非靶向组织的摄取，从而进一步提高了治疗效果。
图3 含有Mms6 mRNA的PS/LNPs的表征
研究团队在小鼠SCI模型中进行了深入的疗效评估。结果显示静脉注射Mms6 mRNA-PS/LNPs后，相比非靶向Mms6 mRNA-LNPs和空载LNP组，小鼠的运动功能显著改善，BMS评分（脊髓损伤后运动功能评分）明显提高，步态分析显示步长增加，后肢拖拽现象明显减轻。
图4 通过包封Mms6 mRNA的PS/LNPs治疗可改善SCI后运动功能障碍
组织学分析也显示，Mms6 mRNA-PS/LNPs处理后损伤部位的病变面积显著减小，胶原纤维形成的瘢痕组织明显减少，神经元存活率显著提高，神经纤维再生明显增加。
图5 包封Mms6 mRNA的PS/LNPs治疗可改善SCI后的结构异常
本研究提出了一种靶向巨噬细胞的mRNA递送策略，通过PS修饰的脂质纳米颗粒，将抗铁死亡的Mms6 mRNA精准递送到脊髓损伤部位的巨噬细胞中，显著促进了脊髓损伤后的功能恢复和组织修复。
与传统的细胞移植疗法相比，这种新型疗法无需复杂的细胞培养和移植过程，操作简单，易于临床转化，同时避免了细胞移植可能引起的免疫排斥反应，更重要的是通过精准靶向巨噬细胞，减少了非特异性摄取带来的副作用风险。未来，这种靶向巨噬细胞的mRNA递送策略不仅有望应用于脊髓损伤的治疗，还可能拓展到其他中枢神经系统疾病（如脑卒中、神经退行性疾病等）的治疗中，为神经修复领域带来革命性的突破。
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