過程工程所等在生物全合成的自組裝納米疫苗研究中取得進展

2020-09-04 光明網

新型疫苗的快速研製對於防治突發傳染病和重大疾病具有重要意義。組分設計、劑型構建、製備工藝與疫苗的應用效果和轉化潛力密切相關。近日，中國科學院過程工程研究所與軍事醫學研究院生物工程研究所合作，採用生物全合成技術構建一種自組裝蛋白納米顆粒，以此為「底盤」製備的多糖和多肽類納米疫苗，在多種動物模型中均展現出良好的安全性和高效的免疫應答水平，顯著增強了傳染病預防和腫瘤治療的效果。

針對現有納米疫苗體系製備工藝繁瑣、抗原負載量低、機體免疫應答較弱等難題，該研究將細菌毒素B5（能夠與細胞表面受體神經節苷脂結合）和非天然三聚體肽融合，構建出一種安全高效的自組裝納米疫苗「底盤」，用於新型疫苗的按需快速構建。該納米疫苗「底盤」為生物合成的蛋白骨架，避免了外源性合成材料的引入，保證了疫苗使用的安全性。採用融合表達或蛋白糖基化修飾策略，可輕鬆實現多肽、多糖等不同類型抗原在「底盤」上的高效負載，無需額外化學偶聯過程。相比於單純抗原，納米疫苗避免了抗原在注射部位的快速清除，同時實現了淋巴結的有效富集。在無需額外添加佐劑的情況下，納米疫苗能夠快速激活抗原提呈細胞，並促進對抗原的攝取和交叉提呈，進而強化後續的免疫應答水平。

基於該納米「底盤」構建的多糖結合疫苗在小鼠、猴等多種動物模型中成功誘導生成了針對志賀氏菌和甲型副傷寒沙門氏菌的高水平保護性抗體，其抗體滴度遠優於商品化鋁佐劑劑型。而基於該納米「底盤」構建的腫瘤疫苗同樣表現優異，能夠快速激發小鼠體內的細胞免疫應答，顯著抑制腫瘤生長並延長了小鼠存活時間。這種通用的「底盤」策略及模塊化組合的疫苗設計理念，為抗腫瘤、抗病菌、抗病毒等高效疫苗的研發提供了新思路。

雙方團隊基於以往研究基礎，利用生物合成和納米組裝相結合的策略，共同合作研發了該疫苗新劑型，相關成果發表在《先進材料》上。研究得到國家自然科學基金群體項目和重點項目、國家科技重大專項、國家重點研發計劃和中科院戰略性先導科技專項等支持。

生物全合成納米疫苗的製備及其免疫機制。a：疫苗「底盤」的模塊化設計及抗原組合示意圖，b：基於生物全合成的多肽及多糖結合疫苗的製備原理圖，c：納米疫苗引發高效免疫應答的機製圖

納米疫苗在食蟹猴模型中的免疫效果評價。a：納米疫苗免疫效果評價流程圖，b：納米疫苗的淋巴結靶向能力考察，c：不同疫苗製劑免疫後的淋巴結大小，d：不同疫苗製劑免疫後特異性抗體滴度水平，e：抗體介導的血清殺菌能力，f：血液中分泌顆粒酶B的CD8+ T細胞的百分比，g：效應T細胞針對靶細胞的特異性殺傷能力，h-i：納米疫苗安全性評價

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