中科院生物物理所朱明昭課題組在治療性B肝疫苗獲得重大進展

2020-12-08 騰訊網

近期中國科學院生物物理研究所感染與免疫院重點實驗室朱明昭課題組在Nature Nanotechnology上發表Article論文：「Dual-targeting nanoparticle vaccine elicits a therapeutic antibody response against chronic hepatitis B」。該研究設計了基於鐵蛋白納米顆粒的B型肝炎病毒（HBV）preS1納米疫苗，在小鼠模型中，誘導產生了高水平、高親和力、持久的抗體應答和免疫記憶，不但具有出色的預防作用，而且在治療模型中獲得功能性治癒和HBsAg血清學轉換，並顯著降低HBVcccDNA。該研究還進一步揭示了鐵蛋白納米顆粒抗原被淋巴結SIGNR1+抗原呈遞細胞主動靶向識別、轉運、誘導Tfh和B細胞活化應答的免疫學新機制。

HBV感染是全球性重大公共衛生健康問題之一。全球目前B肝病毒慢性感染者約2.6億人，每年接近100萬人死於慢性B肝導致的肝功能衰竭、肝硬化和肝細胞癌。儘管預防性B肝疫苗在臨床應用中取得了顯著的效果，迄今為止，尚無有效的治療性B肝疫苗上市。這其中最具挑戰的重大問題是如何突破慢性B肝感染患者體內長期建立起來的免疫耐受，誘導有效、持續的免疫應答，獲得功能性治癒，甚至完全清除cccDNA。HBV preS1作為治療性B肝疫苗的新功能靶點，最近獲得了概念性驗證1。但是，preS1是弱免疫原性的功能表位，如何充分合理調動機體免疫系統，誘導針對弱免疫原性表位的高效抗體應答，仍然是目前的關鍵問題，也是疫苗免疫學領域的普遍問題。

病毒樣顆粒（以及近些年受到日益關注的鐵蛋白）等納米顆粒載體對於提高抗原的免疫原性，提高抗體應答的效果早就得到廣泛重視和認可。但是其免疫學機制並不十分清楚，長期以來停留在淋巴結靶向遞送、理想抗原展示密度等傳統認知，以及鐵蛋白顆粒載體的三聚體構象抗原展示等方面，限制了這一類疫苗改進優化的思路。

在該研究中，研究人員利用課題組前期建立的鐵蛋白納米點擊疫苗技術，設計了HBV preS1納米疫苗Ferritin NP-preS1。在小鼠模型中，兩次免疫後誘導了比對照組高150倍的抗體應答，而且持續時間長達至少8個月，且再次免疫時的抗體應答水平比對照組高約600倍。在AAV-HBV1.3感染小鼠模型中，該疫苗不僅具有出色的預防保護作用，而且具有出色的治療效果，顯著降低了外周血HBV DNA、HBsAg水平，降低了肝臟中的HBcAg和cccDNA水平，部分小鼠獲得功能性治癒和HBsAg血清學轉換（外周血HBsAg和DNA轉陰，抗-HBs轉陽）。

圖1：鐵蛋白納米顆粒疫苗協同靶向淋巴結巨噬細胞和樹突狀細胞，誘導高水平抗體應答和持久免疫記憶。

進一步的免疫學機制研究發現，鐵蛋白納米顆粒同時主動靶向小鼠淋巴結中常駐的SIGNR1+巨噬細胞和SIGNR1+樹突狀細胞，分別促進了B細胞和Tfh細胞的活化應答，協同誘導抗體產生。這種SIGNR1+細胞靶向特性也利用人淋巴結的臨床樣品獲得驗證（人DC-SIGN是小鼠SIGNR1的同源分子）。有趣的是，研究人員還發現，定位於淋巴竇的SIGNR1+巨噬細胞可以攜帶鐵蛋白納米抗原，向淋巴濾泡（B細胞區）遷移，傳遞抗原給B細胞，促進B細胞活化；CXCR5基因敲除的巨噬細胞，不能向淋巴濾泡遷移，無法有效活化B細胞。這與人們長期以來推測的淋巴竇巨噬細胞原地不動通過胞吞/胞吐或細胞膜流動傳遞納米顆粒抗原給B細胞的模式完全不同。

因此，該研究不僅報導了一種效果顯著、具有臨床轉化潛力的治療性B肝疫苗，而且揭示了納米顆粒抗原靶向遞送、轉運、誘導Tfh和B細胞活化應答的免疫學新機制，具有重要的免疫學理論價值和醫學應用前景。

該研究由中國科學院生物物理研究所完成。朱明昭研究員為通訊作者，朱明昭課題組碩博連讀畢業生，現助理研究員王文君為第一作者。該項工作得到了多位相關領域專家的大力協助，包括美國西南醫學中心傅陽心教授，北京生命科學研究所李文輝研究員，生物物理所閻錫蘊院士、朱平研究員、彭華研究員，重慶醫科大學附屬兒童醫院腫瘤外科王珊主任。此外，多位合作夥伴提供了實驗材料或技術支持，包括清華大學祁海教授，生物物理所侯百東研究員和範克龍研究員。特別感謝生物物理所動物中心史想高級實驗師在課題進展關鍵時刻的組織協調保障。該項工作得到中國科學院、國家自然科學基金委員會、科技部等部門的資助。

朱明昭課題組一直致力於基於淋巴組織免疫微環境的疫苗免疫學研究，研製了多種淋巴結靶向、抗原呈遞細胞靶向的納米疫苗2, 3, 4，同時也開發了簡便快速的點擊疫苗構建技術5。這些研究提高了疫苗免疫應答水平和作用效果，揭示了疫苗免疫學新機制，為疫苗研發提供了新思路。

參考文獻：

1. Bian Y, Zhang Z, Sun Z, Zhao J, Zhu D, Wang Y, et al. Vaccines targeting preS1 domain overcome immune tolerance in hepatitis B virus carrier mice. Hepatology (Baltimore, Md) 2017, 66(4): 1067-1082.

2. Liu Z, Zhou H, Wang W, Fu YX, Zhu M. A novel dendritic cell targeting HPV16 E7 synthetic vaccine in combination with PD-L1 blockade elicits therapeutic antitumor immunity in mice. Oncoimmunology 2016, 5(6): e1147641.

3. Liu Z, Zhou C, Qin Y, Wang Z, Wang L, Wei X, et al. Coordinating antigen cytosolic delivery and danger signaling to program potent cross-priming by micelle-based nanovaccine. Cell discovery 2017, 3(1): 17007.

4. Wang W, Liu Z, Zhou X, Guo Z, Zhang J, Zhu P, et al. Ferritin nanoparticle-based SpyTag/SpyCatcher-enabled click vaccine for tumor immunotherapy. Nanomedicine : nanotechnology, biology, and medicine 2019, 16: 69-78.

5. Liu Z, Zhou H, Wang W, Tan W, Fu YX, Zhu M. A novel method for synthetic vaccine construction based on protein assembly. Scientific reports 2014, 4: 7266.

來源：中科院生物物理所

本期編輯：Tony

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