納米藥物制備系統(tǒng)

脂質(zhì)納米顆粒共包載佐劑與抗原mRNA增強流感免疫交叉保護的研究

時間：2025/3/11閱讀：206

“新冠病毒（SARS-CoV-2）mRNA脂質(zhì)納米顆粒（LNP）疫苗的迅速獲批表明，mRNA LNP疫苗在應(yīng)對緊急疫苗需求方面具有多功能性。然而，mRNA疫苗無法誘導(dǎo)黏膜細胞反應(yīng)或?qū)谧儺愔戤a(chǎn)生廣泛保護。為了提高mRNA疫苗的交叉保護能力，本研究設(shè)計了一種新型mRNA LNP，其中共包載了編碼細胞因子佐劑和甲型流感血凝素（HA）抗原的mRNA結(jié)構(gòu)，用于皮內(nèi)接種。佐劑mRNA編碼一種新型融合細胞因子GIFT4，由粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）和白細胞介素-4（IL-4）組成。研究發(fā)現(xiàn)，佐劑型mRNA LNP疫苗可誘導(dǎo)針對異源流感抗原的高水平體液抗體和系統(tǒng)性T細胞反應(yīng)，并保護免疫小鼠免受甲型流感病毒感染。

此外，該疫苗還在引流淋巴結(jié)中引發(fā)早期生發(fā)中心反應(yīng)，并促進抗體分泌B細胞反應(yīng)。本研究還生成了另一種編碼CCL27的佐劑mRNA，增強了系統(tǒng)性免疫反應(yīng)。兩種佐劑mRNA均顯示出在小鼠中增強體液和細胞反應(yīng)的有效佐劑作用。有趣的是，皮內(nèi)接種GIFT4或CCL27 mRNA佐劑的mRNA LNP疫苗可誘導(dǎo)肺組織駐留T細胞。本研究表明，細胞因子mRNA可作為佐劑靈活配制到mRNA LNP疫苗中，以激發(fā)針對病毒變異的強烈免疫。"

圖一、GIFT融合蛋白（GM-CSF和IL-4）示意圖和mRNA/LNP示意圖

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研究結(jié)果

1.1 GIFT4 mRNA佐劑增強的HA mRNA LNP疫苗誘導(dǎo)增強的體液免疫應(yīng)答和保護效果：

在本研究中，我們評估了不同劑量（1μg、2μg或5μg）的GIFT4 mRNA作為佐劑的效果。結(jié)果顯示，與單獨使用HA mRNA LNP相比，GIFT4 mRNA佐劑增強的HA mRNA LNP在單次免疫后3周，能夠顯著刺激小鼠血清中產(chǎn)生更高的Aichi特異性IgG及IgG亞型（IgG1和IgG2a）抗體水平。這些結(jié)果表明，GIFT4 mRNA作為佐劑，能夠有效增強體液免疫應(yīng)答。

接下來，我們評估了GIFT4 mRNA佐劑增強的LNP疫苗對同源A/Aichi病毒或異源A/Phi病毒致死性攻擊的保護效果。在加強免疫后4周，免疫小鼠通過鼻腔途徑分別接種5×LD50的同源A/Aichi病毒或3×LD50的異源A/Phi病毒。結(jié)果顯示，接種了HA+GIFT4 mRNA LNP疫苗的小鼠體重減輕程度較輕，且存活率達到了100%，而僅接種HA mRNA LNP疫苗的小鼠體重減輕程度適中，存活率為75%。未免疫的小鼠在兩種病毒感染后均表現(xiàn)出嚴(yán)重的致死性。這些結(jié)果表明，GIFT4 mRNA佐劑增強的LNP疫苗能夠為小鼠提供對同源和異源流感病毒致死性劑量的有效保護。

脂質(zhì)納米顆粒共包載佐劑與抗原mRNA增強流感免疫交叉保護的研究

圖二、皮下注射GIFT mRNA佐劑LNP的抗體免疫反應(yīng)

1.2 GIFT4 mRNA佐劑增強HA mRNA LNP疫苗改善T細胞免疫應(yīng)答：

除了評估血清中的抗體應(yīng)答外，對外周淋巴組織中的細胞免疫應(yīng)答進行表征對于評估疫苗候選物的有效性也至關(guān)重要。我們進一步研究了抗原特異性T細胞應(yīng)答。通過流式細胞術(shù)分析，我們發(fā)現(xiàn)GIFT4 mRNA佐劑增強的LNP疫苗能夠誘導(dǎo)更高水平的抗原特異性CD4+和CD8+T細胞應(yīng)答，這些T細胞能夠分泌IFN-γ和IL-4等細胞因子，表明疫苗能夠同時激發(fā)Th1和Th2型免疫應(yīng)答。

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圖三、皮下注射GIFT mRNA佐劑LNP的細胞免疫反應(yīng)

1.3 GIFT4 mRNA佐劑增強的HA mRNA LNP刺激強烈的B細胞免疫應(yīng)答和早期生發(fā)中心應(yīng)答：

為了評估GIFT4 mRNA佐劑增強的mRNA LNP對B細胞免疫應(yīng)答的影響，我們在加強免疫后4周收集了脾臟細胞，并通過ELISpot檢測抗體分泌B細胞（ASCs）。與未免疫小鼠相比，接種了GIFT4 mRNA佐劑增強的LNP疫苗的小鼠脾臟中ASCs數(shù)量顯著增加。此外，我們還觀察到，在免疫后7天，引流淋巴結(jié)（ILNs）中GIFT4 mRNA佐劑增強免疫的小鼠B細胞中CD95+和CD95+GL7+細胞水平升高，這表明生發(fā)中心（GC）應(yīng)答被早期激活。這些結(jié)果表明，GIFT4 mRNA佐劑能夠增強B細胞應(yīng)答并促進早期生發(fā)中心反應(yīng)。

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圖四、皮下注射GIFT mRNA佐劑LNP的B細胞反應(yīng)和早期生發(fā)中心免疫反應(yīng)

1.4 CCL27 mRNA作為佐劑同樣增強體液和細胞免疫應(yīng)答：

除了GIFT4 mRNA外，我們還測試了另一種細胞因子mRNA，即CCL27 mRNA作為佐劑的效果。結(jié)果顯示，CCL27 mRNA同樣能夠增強體液和細胞免疫應(yīng)答，并表現(xiàn)出與GIFT4 mRNA相似的佐劑活性。在異源病毒抗原刺激下，CCL27 mRNA佐劑增強的LNP疫苗能夠誘導(dǎo)更高水平的交叉結(jié)合抗體和抗原特異性T細胞應(yīng)答。

1.5 GIFT4或CCL27 mRNA佐劑增強的HA mRNA LNP皮內(nèi)免疫誘導(dǎo)肺部T細胞免疫應(yīng)答：

為了評估皮內(nèi)接種mRNA LNP后肺部潛在的免疫應(yīng)答，我們在加強免疫后4周犧牲了小鼠并收集了肺部樣本。結(jié)果顯示，與未免疫小鼠或僅接種HA mRNA LNP疫苗的小鼠相比，接種了GIFT4或CCL27 mRNA佐劑增強的LNP疫苗的小鼠肺部CD4+CD44+T細胞數(shù)量顯著增加。這些結(jié)果表明，皮內(nèi)接種GIFT4或CCL27 mRNA佐劑增強的LNP疫苗能夠誘導(dǎo)肺部組織駐留T細胞應(yīng)答，這對于防御呼吸道病原體至關(guān)重要。

脂質(zhì)納米顆粒共包載佐劑與抗原mRNA增強流感免疫交叉保護的研究

圖五、皮下注射CCL27 mRNA佐劑LNP對細胞免疫和體液免疫反應(yīng)的影響

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圖六、皮下注射GIFT和CCL27 mRNA佐劑LNP對肺黏膜免疫反應(yīng)和細胞免疫反應(yīng)的作用

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討論

本研究設(shè)計了一種新型mRNA LNP疫苗，其中共包載了編碼細胞因子佐劑和抗原的mRNA。通過皮內(nèi)接種，該疫苗在小鼠中誘導(dǎo)了強烈的體液和細胞免疫應(yīng)答，并顯示出對甲型流感病毒感染的廣泛保護作用。與單獨接種抗原mRNA的LNP疫苗相比，佐劑型疫苗在誘導(dǎo)抗體產(chǎn)生、增強T細胞反應(yīng)以及保護小鼠免受病毒感染方面均表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。

本研究還表明，細胞因子mRNA作為佐劑具有靈活性，可根據(jù)所需的免疫效果和特定靶病原體進行適配。這種方法的可行性得到了最近關(guān)于新冠病毒感染 mRNA疫苗中使用mRNA編碼的IL-12/p70作為佐劑的研究結(jié)果的支持，進一步凸顯了細胞因子mRNA佐劑在提高疫苗效力方面的潛力。

參考文獻：Wei L, Zhu W, Dong C, et al. Lipid nanoparticles encapsulating both adjuvant and antigen mRNA improve influenza immune cross-protection in mice[J]. Biomaterials, 2025, 317: 123039.

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