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脂質(zhì)納米顆粒共包載佐劑與抗原mRNA增強(qiáng)流感免疫交叉保護(hù)的研究

來源：邁安納（上海）儀器科技有限公司 2025年03月11日 14:31

“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(duì)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(xì)胞反應(yīng)或?qū)谧儺愔戤a(chǎn)生廣泛保護(hù)。為了提高mRNA疫苗的交叉保護(hù)能力，本研究設(shè)計(jì)了一種新型mRNA LNP，其中共包載了編碼細(xì)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(xì)胞因子GIFT4，由粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）和白細(xì)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(duì)異源流感抗原的高水平體液抗體和系統(tǒng)性T細(xì)胞反應(yīng)，并保護(hù)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(jìn)抗體分泌B細(xì)胞反應(yīng)。本研究還生成了另一種編碼CCL27的佐劑mRNA，增強(qiáng)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(qiáng)體液和細(xì)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(xì)胞。本研究表明，細(xì)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(duì)病毒變異的強(qiáng)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(qiáng)的HA mRNA LNP疫苗誘導(dǎo)增強(qiáng)的體液免疫應(yīng)答和保護(hù)效果：

在本研究中，我們?cè)u(píng)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(dú)使用HA mRNA LNP相比，GIFT4 mRNA佐劑增強(qiáng)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(qiáng)體液免疫應(yīng)答。

接下來，我們?cè)u(píng)估了GIFT4 mRNA佐劑增強(qiáng)的LNP疫苗對(duì)同源A/Aichi病毒或異源A/Phi病毒致死性攻擊的保護(hù)效果。在加強(qiáng)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(dá)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(qiáng)的LNP疫苗能夠?yàn)樾∈筇峁?duì)同源和異源流感病毒致死性劑量的有效保護(hù)。

脂質(zhì)納米顆粒共包載佐劑與抗原mRNA增強(qiáng)流感免疫交叉保護(hù)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(qiáng)HA mRNA LNP疫苗改善T細(xì)胞免疫應(yīng)答：

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

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

為了評(píng)估GIFT4 mRNA佐劑增強(qiáng)的mRNA LNP對(duì)B細(xì)胞免疫應(yīng)答的影響，我們?cè)诩訌?qiáng)免疫后4周收集了脾臟細(xì)胞，并通過ELISpot檢測(cè)抗體分泌B細(xì)胞（ASCs）。與未免疫小鼠相比，接種了GIFT4 mRNA佐劑增強(qiáng)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(qiáng)免疫的小鼠B細(xì)胞中CD95+和CD95+GL7+細(xì)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(qiáng)B細(xì)胞應(yīng)答并促進(jìn)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(xì)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(qiáng)體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答：

除了GIFT4 mRNA外，我們還測(cè)試了另一種細(xì)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(qiáng)體液和細(xì)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(qiáng)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(xì)胞應(yīng)答。

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

為了評(píng)估皮內(nèi)接種mRNA LNP后肺部潛在的免疫應(yīng)答，我們?cè)诩訌?qiáng)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(qiáng)的LNP疫苗的小鼠肺部CD4+CD44+T細(xì)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(qiáng)的LNP疫苗能夠誘導(dǎo)肺部組織駐留T細(xì)胞應(yīng)答，這對(duì)于防御呼吸道病原體至關(guān)重要。

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圖五、皮下注射CCL27 mRNA佐劑LNP對(duì)細(xì)胞免疫和體液免疫反應(yīng)的影響

脂質(zhì)納米顆粒共包載佐劑與抗原mRNA增強(qiáng)流感免疫交叉保護(hù)的研究

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

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討論

本研究設(shè)計(jì)了一種新型mRNA LNP疫苗，其中共包載了編碼細(xì)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(qiáng)烈的體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答，并顯示出對(duì)甲型流感病毒感染的廣泛保護(hù)作用。與單獨(dú)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(qiáng)T細(xì)胞反應(yīng)以及保護(hù)小鼠免受病毒感染方面均表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

本研究還表明，細(xì)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(jìn)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(jìn)一步凸顯了細(xì)胞因子mRNA佐劑在提高疫苗效力方面的潛力。

參考文獻(xiàn)：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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