生物黏附寡聚多糖修饰病毒载体疫苗界面用于研发新型高效黏膜疫苗

新发突发传染病已成为全球公共卫生的巨大挑战，疫苗接种是防控传染病最为经济有效的科学手段之一。艾滋病毒、新型冠状病毒、结核分枝杆菌等多种高致病性微生物主要通过生殖道、呼吸道等黏膜表面入侵宿主。因此，在黏膜表面诱发出高效、持久的特异性免疫应答对于研发下一代高效黏膜疫苗至关重要。

近些年，病毒载体疫苗取得了快速发展。例如，基于腺病毒载体（Ad）的新冠疫苗等已在多个国家获批临床应用。目前，Ad载体疫苗主要以肌肉注射方式使用，可有效激发系统性免疫应答，但其黏膜免疫应答较弱。相较而言，黏膜免疫（例如鼻喷）可在呼吸道、生殖道等黏膜表面产生高水平的免疫应答，进而起到更好地保护效果。然而，如何突破黏膜黏液的物理屏障、强降解能力、附着性差等是研发高效黏膜疫苗所面临的重大科学挑战。

针对该难题，中山大学公共卫生学院（深圳）孙彩军教授联合浙江大学及中科院等团队通力合作，利用低聚壳聚糖（oligoCS）的自组装性能和生物黏附理化特性，在单个病毒颗粒表面进行化学修饰以改变其黏膜附着能力。研究发现，在合适反应条件下，oligoCS分子可在纳米尺度的单个病毒颗粒表面组装形成一层功能性外壳（Ad@oligoCS），从而改变了病毒颗粒表面的电荷性，增强了病毒载体与黏膜组织表面的相互作用。研究还表明，oligoCS外壳在不影响病毒载体感染活性的基础上，拓展了其对不同细胞种类的基因递送效率。进一步的RNA-seq分析和一系列功能实验发现并证实了该病毒载体疫苗复合物进入细胞的方式从传统的受体介导（receptor-dependent)转变为内吞介导（phagocytosis-dependent），并高效激活了抗原递呈细胞。因此，该策略有望成为一种有潜力的新型黏膜疫苗递送系统。

基于上述研究发现，研究人员在动物模型中进一步验证了该新策略作为研发黏膜疫苗的可行性。研究人员以携带荧光素酶（Luci）报告基因的重组病毒载体（Ad-luci）为模型，通过滴鼻方式研究了Ad-luci或Ad-luci@oligoCS在鼻腔黏膜表面的滞留时间和外源蛋白表达强度。结果表明，相比较于Ad-luci处理组，Luci蛋白在Ad-luci@oligoCS实验组小鼠鼻腔和肺脏中的表达时间和表达强度得以显著提高，而这些外源蛋白在黏膜组织表面的持续刺激有利于高效诱发黏膜免疫应答。接着，利用携带猴艾滋病（SIV）抗原的重组病毒载体疫苗（Ad-SIV）验证了该策略诱发黏膜免疫应答的效果。相比较于Ad-SIV免疫组，在Ad-SIV@oligoCS实验组小鼠的鼻腔、肺脏、肠道、生殖道等黏膜组织都检测到了更高水平的抗原特异性IgA抗体以及细胞免疫应答。除黏膜免疫应答外，该策略也在实验小鼠的外周血、脾脏等免疫组织中诱发了更高水平的IgG抗体以及多功能性T细胞等系统性免疫应答。总之，这种病毒载体疫苗界面修饰技术可有效诱发出抗原特异的黏膜免疫应答，对于研发新型高效黏膜疫苗有指导意义，该策略可被广泛应用于研发针对不同传染病的新型黏膜疫苗。

该论文第一作者为中山大学公共卫生学院（深圳）冯凤玲博士和浙江大学博士生郝海斌，通讯作者为中山大学公共卫生学院（深圳）孙彩军教授与浙江大学唐睿康教授、王晓雨副研究员以及中科院广州生物院陈凌教授。该工作得到了国家重大科技专项、国家自然科学基金和深圳市科技计划项目的资助。

来源：Biomaterials杂志

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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S014296122100418X