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过程工程所等为淋巴结疫苗递送及富集提供新策略

最后更新:2021-06-08 16:36:47 浏览:128次

 

近日,过程工程所马光辉研究员、夏宇飞副研究员团队联合北京理工大学庆宏教授,利用自主创新的颗粒化乳液技术构建了用白蛋白稳定的可变形性乳液,显著提升了淋巴结递送效率和免疫应答效果,为疫苗富集至淋巴结提供了新策略。

  相关研究成果“构建用于淋巴结递送的白蛋白稳定的可变形性乳液(Engineering the Deformability of Albumin-Stabilized Emulsions for Lymph-Node Vaccine Delivery)”,于5月19日发表于《先进材料》(Advanced Materials)(DOI:10.1002/adma.202100106)。

  对于疫苗递送来说,主要挑战是实现抗原直接高效的淋巴结富集,从而利用淋巴结中的免疫细胞和细胞因子来刺激适应性免疫反应的发生和持续。目前对于疫苗递送系统的研究集中在大小、电荷或表面配体上,没有涉及到载体的变形性(即柔性)。实际上,大到几十微米的抗原递呈细胞都可以通过柔性形变挤压穿过细胞间隙,实现特定组织的定向迁移。

  基于此柔性过程,该研究团队仿生构建了具有柔性的白蛋白颗粒化乳液(约330 nm)。一方面,其可以在组织液中,通过柔性形变自适应间质细胞间隙(20-100 nm),从而变形穿过细胞缝隙,达到组织渗透的目的(图1)。在肌肉注射后,白蛋白稳定的乳液(DASE)可以通过这一仿生过程高效富集至淋巴结。另外,一部分乳液可以停留在注射部位,通过募集抗原递呈细胞,促进其内吞抗原,并令其携带抗原归巢至淋巴结(图2a)。同时淋巴结DASE的原贮型树突状细胞和迁移性树突状细胞比例相当,再次表明DASE通过直接变形进入淋巴管和细胞摄取迁移双途径富集至淋巴结(图2b)。小鼠淋巴结荧光成像DASE组在注射后18h和24h淋巴结中抗原荧光强度都很高,再次表明DASE通过双通道淋巴结富集(图2c)。由于高强度的淋巴结富集水平,也引起了强效的免疫应答水平(图2d)和免疫治疗效果(图2e)。

  颗粒化乳液用于疫苗递送(兼具佐剂功能)是过程工程所提出的模拟病原体的仿生设计,对提升抗原的体液和细胞免疫效果具有通用性,已获得中国发明专利授权(ZL201410272743.4)和日本专利授权(JP6434995)。该团队提出的柔性疫苗佐剂利用自身变形性富集至淋巴结的策略,也已在2021年申请专利(2021102821173)。

  北京理工大学联合培养硕士生宋畑畑为本文第一作者,马光辉研究员、庆宏教授和夏宇飞副研究员为本文通讯作者。上述研究是基于过程工程所生化工程国家重点实验室开发的颗粒化乳液技术,及一系列疫苗新剂型的构建,相关工作已发表于Nature Materials (2018, 17, 187)、Advanced Materials (2018, 30, 1801067;2019, 31, 1801159)、ACS Nano(2019, 13, 13809)、Chinese Journal of Chemistry(2020, 38, 911)、高分子学报(2020, 51, 125)等期刊上,得到了国家自然科学基金创新群体项目(21821005)、青年科学基金项目(21908229),中国科学院先导专项(XDB29040303)、中国科学院基础前沿科学研究计划-从0到1原始创新项目(ZDBS-LY-SLH040)、中国科学院青年创新促进会人才项目(2020000053)等支持。 

 

  图1. 颗粒化乳液柔性形变提升淋巴结归巢

 

  图2(a)白蛋白稳定的可变形乳液(DASE)的双通道递送途径(b,c)DASE在淋巴结中的不同来源的DC和双时间段高荧光强度;(d)DASE大大提升了脾细胞中IFN-g T细胞的活化;(e)DASE显著延长了荷瘤小鼠的生存期。

  (生物剂型与生物材料研究部)

 

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