疫苗在预防传染病和治疗癌症方面发挥着关键作用。抗原呈递细胞
（APC） 对于有效的疫苗至关重要，因为它们连接了先天免疫和适应性免疫。如果疫苗可以特异性地递送到 APC，则抗原信息可以有效地转移到 T 和 B 细胞。游离抗原通常表现出低疗效，因为它们易于降解、免疫原性和缺乏 APC 特异性。而基于纳米颗粒的递送系统可保持稳定性、提高免疫原性并控制抗原的体内生物分布，特别适用于疫苗递送。但大多数纳米疫苗主要停留在注射部位或被运输到肝脏，只有一小部分可以到达树突状细胞
（DC）。疫苗的非特异性生物分布可能导致严重的不良反应，例如肝损伤和自身免疫性肝炎。因此，用于高效、低毒性疫苗递送的 DC 靶向疫苗递送系统是一个未满足的需求。
为了实现 DC 靶向疫苗递送，已经制定了许多策略。一些研究侧重于优化纳米疫苗的物理化学性质，如用于被动 APC 靶向的大小、形状、电荷或刚度。另一些人已经表明，对 CD40、DEC205 或甘露糖受体等表现出高亲和力的活性靶向配体的修饰可以改善纳米疫苗向 DC 的递送。尽管这些针对 DC 的纳米疫苗递送的开创性研究非常令人鼓舞，但改进纳米疫苗到 DC 的递送仍然微不足道。
当一个物种（供体）的器官或组织被移植到另一个物种（受体）的个体中时，就会发生异种移植排斥反应。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异性抗原的结合以及 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）
错配。
异种组织上的 IgG 层导致受体体内吞噬细胞的抗体介导的吞噬作用。DC 表面表达的 Fc-γ 受体 （FcγR）
识别抗体的 Fc 区可以改善 DC 对 IgG-异种组织复合物的内化。
此外，Fc-FcγR 识别还可以增强 DC 中的抗原加工以及 DC 迁移到淋巴结 （LN）。推测
异种移植排斥机制可用于疫苗递送。
近日，
国家纳米中心的梁兴杰教授与中科大基础医学院的宫宁强教授
合作报道了
异种细胞膜衍生囊泡 （XMV） 可用于 DC 靶向的疫苗递送策略。
首先将 XMV 与血清孵育并鉴定吸附到 XMV 表面的蛋白质，发现体内预先存在的异种组织特异性抗体可以与 XMV 结合并在 XMV 表面形成 IgG 层。在患有黑色素瘤或胸腺瘤的小鼠中，包封肿瘤衍生抗原肽或编码肿瘤抗原mRNA脂质纳米颗粒的XMV引发了抑制肿瘤生长的强效肿瘤特异性T细胞反应。用包封编码 SARS-CoV-2 刺突蛋白的XMV免疫小鼠，诱导的抗刺突受体结合结构域免疫球蛋白G和中和抗体滴度分别约为商业化mRNA脂质纳米颗粒疫苗的32倍和6倍。模拟XMV上的免疫球蛋白G和树突状细胞上的片段可结晶受体之间的生物识别可能证明在人类中使用动物源性生物制品的安全风险评估是合理的。
IgG
与 XMV 的结合改善了 DC 特异性递送：
超急性异种移植排斥反应主要由体内预先存在的异种组织特异性抗体介导。这些抗体与异种细胞结合，然后被宿主中的 APC（主要是 DC）内化。这个过程触发异种细胞特异性免疫反应。将异种细胞与小鼠 IgG 一起孵育 30 分钟，流式在各种异种细胞表面检测到高水平的IgG，而在自体细胞表面仅检测到有限量的IgG。
预先存在于体内的异种组织特异性 IgG 可以与异种细胞特异性结合，但不能与自体细胞特异性结合。
考虑到 IgG 结合通常会导致 APC 摄取，纳米颗粒表面的 IgG 层极有可能增强 APC 对纳米颗粒的摄取。制备了具有 IgG 表面修饰 （LIP-IgG） 的脂质瘤 （LIP）。将 DC2.4 、 RAW
264.7 、 NIH3T3 和 HUVEC 细胞与 LIP-IgG 或 LIP 一起孵育2 小时。
发现 IgG 与 LIP 的结合大大增强了 DC 和巨噬细胞对 LIP 的摄取
，但其他细胞如 NIH3T3 和 HUVEC 则没有。用木瓜蛋白酶切割小鼠 IgG 来制备 Fc 区，并将抗体 Fc 区与LIPs 偶联并重新进行摄取实验。
发现 IgG 或 Fc 区修饰也增强了 DC 对 LIP的内化。
预先存在于体内的异种组织特异性抗体可以与 XMV 结合，并且暴露在复合物上的 Fc 区域可以被 DC 识别以启动内吞作用。
探索宿主中的异种组织特异性抗体是否可以与 XMV 结合并改善 DC 靶向。制备PED 细胞衍生的 XMV与血清孵育后，流体动力学直径从 71± 7.8 增加到 124 ± 6 nm，zeta 电位从 -20.5± 0.8 变为 -29.0 ± 1.51 mV，表明 XMV 上形成蛋白电晕。蛋白质组学鉴定和量化蛋白质电晕的成分，
发现吸附到 XMV 表面的主要功能蛋白与免疫球蛋白介导的免疫反应有关。
这些结果进一步证实了 IgG 与 XMV 的结合。此外，XMV与小鼠血清或皮下组织匀浆的孵育发现 IgG 和 IgA 都可以与 XMV 结合，并且 IgG 与 XMV的结合水平远高于 IgA 的水平。
在皮下注射基于 XMV 的疫苗后，可以在 XMV 表面形成抗体层（主要是 IgG）。
首先检查了 XMV 是否可用于抗原肽的 DC 靶向递送。OVA241–270 被选为模型抗原 （Ag），通过电穿孔封装在 XMV 中，得到 XMV-Ag。并制备对照组LIP-Ag 和 AUV（红细胞衍生的囊泡） -Ag。将这些疫苗与小鼠 IgG 孵育30 分钟，然后加入到 DC2.4 细胞中，
发现DC2.4 对 XMV-Ag 的摄取远高于 AUV-Ag 和其他疫苗制剂。此外，DC 对 XMV-Ag 的摄取取决于包被在 XMV-Ag 表面的 IgG 水平。
此外，FcR 阻断或 IgG 预处理可以减少 DC 对XMV-Ag 的摄取。进一步证实 IgG 结合可以改善 DC 对 XMV-Ag 的摄取。
图：IgG 结合提供 XMV DC 靶向能力
XMV
促进 DC 活化和抗原交叉呈递：
抗原的胞浆递送对于交叉呈递至关重要。用XMV-FITC-Ag处理BMDC，并使用共聚焦显微镜评估抗原肽在BMDC中的亚细胞分布。2小时后，在内质网/溶酶体中检测到FITC信号，这代表了细胞摄取。
12小时后，内/溶酶体中的FITC信号降低，细胞质中的信号大大增加，表明XMV导致抗原肽的有效细胞质递送。
成功的抗原交叉呈递通常会导致抗原表位在DC表面呈递。
用XMV-Ag处理DC24小时，DCs表面上的SIINFEKL表位呈递显著增强。
这些结果表明，基于XMV的疫苗在DC中诱导了交叉呈递。然后，测试XMV-Ag治疗是否可以诱导DC成熟和抗原呈递。
XMV-Ag处理的BMDCs显示出共刺激分子CD86和CD40的显著上调。
与AUV-Ag、LIP-Ag或游离Ag治疗相比，XMV-Ag治疗还导致BMDC分泌更高水平的促炎细胞因子，如TNF和IL-6。
OT-I细胞只能通过识别DC上MHC I类（MHC-I）分子呈递的OVA257-264来激活。与PBS、LIP-Ag、AUV-Ag或游离Ag处理相比，
XMV-Ag处理显著增加了OT-I细胞增殖，表明XMV-Ag治疗导致BMDCs中的交叉呈递。
使用转录组测序进一步评估了XMV-Ag对DC的影响。与用PBS处理的DC相比，在用XMV-Ag处理的DC中检测到4277个差异表达基因（DEGs），包括2353个上调基因和1923个下调基因。与FcγR信号通路激活相关的基因上调，如Clec4e、Clec4d、Src、Nckap1和Syk，表明FcγR激活。此外，检测到与DC活性、抗原加工和呈递相关的基因特征。基因本体（GO）通路分析表明，这些上调的基因参与免疫系统过程、免疫反应、细胞因子活性和MHC蛋白结合。
总的来说，这些结果表明，XMV-Ag治疗导致细胞溶质抗原递送、交叉呈递和体外强效DC激活。
图：XMV 增强 DC 成熟和交叉呈递
XMV
促进抗原递送至 LN：
对于理想的疫苗递送系统，疫苗需要有效地运输到LN，DC在LN中处理抗原并将抗原信息传递给T细胞。皮下注射DiR标记的XMV-Ag，并在接种后12小时和24小时使用体内成像系统（IVIS）对小鼠进行成像。
在LN区域检测到强DiR信号
，在肝、肾、肺、脾和心脏等其他器官检测到非常低水平的DiR信号。
XMV可以特异性地向LN递送抗原。
XMV-Ag治疗大大改善了LN中CD45+淋巴细胞、CD11c+DC和CD3+T细胞的积累。
IgG与XMVs的结合导致XMVs靶向递送至LN。为了证明这一点，DiR标记的XMV-Ag被皮下注射到FcγR敲除（KO）小鼠体内。
从用XMV-Ag治疗的FcγR KO小鼠收集的LN中检测到有限的DiR信号。
从用XMV-Ag治疗的FcγR KO小鼠收集的LN中CD11c+DC细胞和CD3+T细胞的水平远低于从治疗正常小鼠收集的LNs中的水平。
Fc-FcγR相互作用有助于LN中DC和T细胞的积累。
为了进一步证实IgG可以与XMV-Ag结合并改善XMV-Ag的LN运输，进行了光片成像实验。小鼠静脉注射Cy5标记的IgG，15分钟后皮下注射XMV-Ag。在XMV-Ag处理后6小时或12小时收集LN，与未经XMV-Ag处理的小鼠收集的LN相比，从XMV-Ag组收集的LN中检测到Cy5信号增加。此外，DiD标记的XMV-Ag也在LN中积累。总之，这些结果表明，
皮下给药途径中的XMV-Ag也可以与IgG结合，并改善XMV-Ag向LN的运输。
图：XMV 特异性地将抗原肽递送给 LN 并引发有效的免疫反应
XMV-Ag
诱导有效的抗肿瘤 T 细胞反应：
在XMV-Ag介导的LN DC靶向和激活的鼓励下，推测XMV-Ag可以在体内引发强烈的抗原特异性免疫反应。小鼠接种了XMV-Ag、AUV-Ag、LIP-Ag或游离OVA241-270疫苗。这些疫苗以7天为间隔皮下注射给小鼠三次。在最后一次接种疫苗后21天收集小鼠血液免疫细胞和脾细胞。
从XMV-Ag处理的小鼠收集的脾细胞中的CD8+IFN-γ+T细胞群和OVA特异性CD8+T细胞群明显高于其他疫苗处理的小鼠，表明XMV-Ag治疗导致抗原特异性T细胞的产生大大增加。
此外，XMV-Ag治疗还显著提高了细胞毒性T淋巴细胞的活化水平。将健康小鼠的脾细胞与OVA257-264一起孵育2小时，然后用高水平的CFSE（CFSEhigh）标记细胞，并将这些细胞用作靶细胞。未经任何处理的小鼠脾细胞用低水平CSFE（CFSElow）标记，并用作参比细胞。靶细胞和参比细胞以1:1的比例混合，并注入经XMV-Ag或PBS处理的小鼠体内。
XMV-Ag疫苗诱导了强烈的OVA特异性靶细胞杀伤，而PBS治疗没有诱导任何靶细胞杀伤。
总的来说，这些结果表明XMV-Ag诱导了强烈的抗肿瘤免疫反应。
接下来，测试了递送模型抗原的XMV是否可以在体内抑制肿瘤生长。选择表达卵清蛋白的B16F10癌症细胞（B16F10-OVA）作为肿瘤模型。
XMV-Ag治疗显著抑制了B16F10-OVA肿瘤的生长，而其他疫苗制剂显示出有限的肿瘤生长抑制作用。
与PBS处理的小鼠相比，
XMV-Ag处理的小鼠肿瘤浸润CD8+IFN-γ+T细胞和CD8+GanzymeB+T细胞的比例显著增加。
此外，XMV-Ag治疗还导致肿瘤组织中CD4+FOXP3+调节性T细胞群减少。此外，XMV-Ag治疗延长了小鼠的存活时间，83.3%的动物存活了40天以上。重要的是，XMV-Ag组小鼠体重没有明显变化，表明XMV-Ag具有低毒性。主要器官的苏木精和伊红（H&E）染色，加上丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、碱性磷酸酶、血尿素氮、肌酐和尿酸的血液生化分析，证明了XMV-Ag疫苗的良好生物相容性。总的来说，这些结果表明，
递送模型抗原肽的XMVs可以在体内大大抑制肿瘤生长。
此外，还评估了包裹肿瘤新抗原的XMV的抗肿瘤疗效。使用野生型B16F10细胞构建肿瘤模型。使用突变衍生的新抗原肽（B16-M27、B16-M30、B16-M47和B16-M48）的混合物制备各种疫苗。与仅显示有限肿瘤生长抑制的其他治疗相比，XMV-B16治疗大大抑制了肿瘤生长并延长了小鼠存活时间。观察到从用XMV-B16治疗的小鼠收集的肿瘤组织中CD8+和CD4+T细胞浸润显著改善。此外，H&E染色显示，XMV-B16治疗导致肿瘤细胞坏死，其特征是典型的细胞核和浓缩的染色质。总之，这些结果表明，
传递新抗原的XMV导致了强有力的抗肿瘤免疫反应，并诱导了肿瘤细胞溶解。
图：XMV-Ag 诱导有效的抗肿瘤 T 细胞反应
XMV-LNP
杂交系统，用于 mRNA 疫苗递送：
目前，包封在LNP中的核苷修饰的mRNAs正被探索用于包括癌症在内的许多疾病的疫苗。与传统灭活疫苗或载体疫苗相比，包裹编码病毒或癌症衍生蛋白的mRNA的LNP可以诱导更高的免疫反应。研究表明，肌肉注射或皮下注射后，大多数LNP-mRNA被转运到肝脏和其他组织，只有一小部分LNP-mRNA可以到达树突状细胞，这不仅限制了疫苗的疗效，还可能引起毒性。在这里，试图探索XMV是否可用于DC靶向递送mRNA疫苗。通过在SM-102 LNP-mRNA表面涂覆XMV制备了XMV-LNP混合系统。XMV涂层后，LNP-mRNA的流体动力学直径从124.2±16.6 nm略微增加到137.7±11.4 nm。用DiR染料标记XMV-LNP和SM-102 LNP，并皮下注射到小鼠体内。接种后24小时，
发现XMV涂层大大增强了LN中LNP的积累，在肝脏中几乎没有检测到DiR信号。
推测XMV在LNP-mRNA上的涂层可以提高疫苗接种效果，并降低当前基于LNP-mRNA的疫苗制剂的潜在脱靶毒性。
