疫苗在预防传染病和治疗癌症中发挥着关键作用。抗原呈递细胞(APCs)对于有效疫苗至关重要,因为它们连接了先天免疫和适应性免疫。理想的疫苗应能特异性地递送到APCs,以便抗原信息能高效传递给T细胞和B细胞。抗原特异性T细胞可以靶向癌细胞或病原体感染的细胞并杀死它们,而激活的B细胞可以分泌肿瘤或病原体特异性抗体,以清除肿瘤或病原体。游离抗原通常由于易降解、低免疫原性和缺乏APC特异性而表现出低效性。基于纳米颗粒的递送系统特别适合疫苗递送,因为它们可以保持抗原的稳定性、提高免疫原性并控制抗原在体内的生物分布。迄今为止,已有几种基于纳米颗粒的疫苗获得美国食品药品监督管理局的批准。值得注意的是,基于脂质纳米颗粒(LNP)的mRNA疫苗在临床上取得了成功。除了LNPs,聚合物纳米颗粒、脂质体(LIPs)和无机纳米颗粒在临床前模型中也显示出有效的疫苗递送效果。然而,尽管基于纳米颗粒的疫苗在人体试验中显示出诱导抗原特异性免疫反应的优势,但大多数纳米疫苗主要停留在注射部位或被转运到肝脏,只有一小部分注射的纳米疫苗能够到达树突状细胞(DCs)。疫苗的非特异性生物分布可能导致严重的副作用,如肝损伤和自身免疫性肝炎,这可能是由于抗原在肝脏和心脏中的表达引起的。因此,针对DCs的高效、低毒性疫苗递送系统仍是一个未满足的需求。
为了实现疫苗的DCs靶向递送,已经开发了许多策略。例如,一些研究专注于优化纳米疫苗的物理化学性质,如大小、形状、电荷或硬度,以实现被动APC靶向。其他研究表明,修饰具有高亲和力的活性靶向配体(如CD40、DEC205或甘露糖受体等)可以提高纳米疫苗向DCs的递送效率。此外,最近基于点击化学的DCs靶向策略也显示出改善疫苗向DCs递送的效果。尽管这些DCs靶向纳米疫苗递送的先驱研究非常令人鼓舞,但纳米疫苗向DCs的递送改进仍然有限。
异种移植排斥反应发生在将一个物种(供体)的器官或组织移植到另一个物种(受体)个体时。异种移植排斥反应的初始阶段涉及异种组织特异性抗体与特定抗原的结合以及IgG-异种组织复合物的形成,这主要归因于主要组织相容性复合物(MHC)不匹配。异种组织上的IgG层导致受体中的吞噬细胞介导的抗体依赖性吞噬作用。DCs表面表达的Fc-γ受体(FcγR)对抗体Fc区域的识别可以改善DCs对IgG-异种组织复合物的内吞作用。此外,Fc-FcγR识别还可以增强DCs中的抗原处理以及DCs向淋巴结(LNs)的迁移。因此,我们推测可以利用异种移植排斥机制进行疫苗递送。
在本研究中,
我们展示了异种细胞膜衍生囊泡(XMVs)可以用于DCs靶向疫苗递送。我们首先将XMVs与血清孵育,并鉴定了吸附在XMV表面的蛋白质。我们发现体内预先存在的异种组织特异性抗体可以结合到XMVs并在XMV表面形成IgG层。接下来,我们研究了XMV表面形成的IgG层对DCs递送的影响。还研究了XMV表面的IgG层是否会影响纳米颗粒的淋巴结转运
。此外,我们研究了基于XMV的疫苗递送平台是否可以用于递送肿瘤衍生的模型抗原肽、突变衍生的新抗原肽或编码模型肿瘤抗原的mRNA。最后,我们将XMV-LNP混合纳米颗粒与金标准SM-102疫苗制剂在递送编码SARS-CoV-2刺突蛋白的mRNA方面进行了比较。结果支持XMVs在癌症和传染病疫苗接种中的应用潜力。
图1. 异种细胞膜衍生囊泡(XMVs)在血清中吸附IgG蛋白,从而提高DC细胞去对摄取能力。
图2. XMVs促进DC成熟和抗原交叉呈递。
图3. XMVs特异性呈递抗原肽到淋巴结激发抗肿瘤免疫效应。