本研究では、がん免疫応答を増強することを目的として、改変エクソソームを生体内で産生させる新規mRNA医薬の開発と、それを標的細胞へ効率的に送達するための技術基盤の構築・評価を行った。
昨年度は、がん抗原提示分子とIL-2を含むキメラタンパク質をエクソソーム上に発現させるmRNA（AP-EV mRNA）を設計し、担がんマウスに投与した。ネオアンチゲンRPL18やOVAを提示することで、CD8+T細胞の抗原特異的増殖が確認され、改変エクソソームを介した免疫応答の誘導が実証された。
今年度は、これらのmRNAをがん細胞に選択的に届ける送達手段として、HER2ナノボディを修飾した脂質ナノ粒子（HER2-LNP）を新たに開発した。PEG脂質にマレイミド基を導入し、還元処理したナノボディと共有結合させることで、高い標的特異性を有するLNPを構築した。このHER2-LNPは、HER2を過剰発現する腫瘍細胞に選択的に取り込まれ、HER2抗体の存在下で取り込みが抑制されたことから、HER2依存性の取り込みが確認された。in vivoにおいても、HER2-LNPは腫瘍組織に集積し、mRNA発現量の上昇とともに、未修飾LNPに比して明確な抗腫瘍効果が認められた。
さらに、薬物動態解析の一環として、蛍光色素DiRおよびDiDを用いた全身・臓器レベルでのイメージング解析を実施した。LNPの腫瘍局在性と分布パターンが高解像度で可視化され、腫瘍および脾臓におけるCD3+T細胞およびIFN-γ産生細胞の増加も確認されたことから、LNP投与による免疫系の活性化が裏付けられた。
加えて、PET解析による薬物動態追跡のため、64Cu標識オリゴヌクレオチドをLuc-mRNAと二本鎖形成させてこのLNPに内包した。LNPをマウスへ投与した後の血中滞留性、組織分布、腫瘍集積性を定量的に把握できた。特に肝臓への非特異的な集積が抑制されており、PEG脂質の最適化によってapoE依存的な肝クリアランスを回避できたことが要因と考えられる。以上より、本技術はがん治療用mRNA医薬の高精度な送達戦略として、今後の臨床応用において有望であることが示された。