通过模拟异种移植排斥中的抗原加工与呈递将疫苗靶向树突状细胞

Targeting vaccines to dendritic cells by mimicking the processing and presentation of antigens in xenotransplant rejection

作者信息Jinjin Wang, Yuxuan Zhang, Yaru Jia, Haonan Xing, Fengfei Xu, Bozhang Xia, Wenjia Lai, Yuan Yuan, Xianlei Li, Shaobo Shan, Junge Chen, Weisheng Guo, Jinchao Zhang, Aiping Zheng, Jinghong Li, Ningqiang Gong, Xing-Jie Liang
PMID39948171
发布时间2025-02
DOI10.1038/s41551-025-01343-6

实验完整度

高

实验包含体外IgG结合与DC摄取、体内淋巴结靶向、肿瘤模型治疗及mRNA疫苗免疫效果评估,多个独立证据层级。

主要模型

小鼠黑色素瘤B16F10-OVA模型 小鼠胸腺瘤EG7-OVA模型 B16F10黑色素瘤新抗原模型 小鼠SARS-CoV-2疫苗免疫模型

重点核对

XMV与小鼠血清孵育形成IgG蛋白冠 FcγR敲除小鼠中XMV的淋巴结靶向性 XMV-Ag疫苗皮下注射剂量与时间 mRNA-LNP疫苗中mRNA剂量(10 μg/只)

摘要

靶向递送疫苗至树突状细胞(DCs)具有挑战性。在此,我们展示了通过模拟异种移植组织排斥过程中发生的快速而强烈的抗原加工和呈递,利用暴露组织特异性抗体的异种细胞膜来源囊泡可以将肽抗原和mRNA编码抗原递送至DCs。在小鼠黑色素瘤和小鼠胸腺瘤模型中,封装肿瘤来源抗原肽或包被封装编码肿瘤抗原mRNA的脂质纳米颗粒的异种囊泡,引发了强效的肿瘤特异性T细胞反应,抑制了肿瘤生长。用封装编码严重急性呼吸综合征冠状病毒2刺突蛋白mRNA的异种囊泡包被脂质纳米颗粒免疫的小鼠,其抗刺突受体结合域免疫球蛋白G和中和抗体的滴度分别约为商业化mRNA-脂质纳米颗粒疫苗诱导的32倍和6倍。模拟异种囊泡上免疫球蛋白G与DCs上片段可结晶受体之间的生物学识别优势,可能为评估在人类中使用动物来源生物制品的安全性风险提供依据。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何通过模拟异种移植排斥中的抗原加工与呈递,实现疫苗向树突状细胞的靶向递送,从而增强抗肿瘤和抗病毒免疫应答?
核心机制
异种囊泡(XMVs)表面结合宿主预存的异种组织特异性IgG,通过Fc-FcγR相互作用被DCs识别并内吞,促进抗原交叉呈递和DC活化,进而增强抗原特异性T细胞和体液免疫应答。
主要证据
体外实验显示IgG结合增强DCs摄取,FcγR敲除小鼠中淋巴结靶向减弱;肿瘤模型中XMV-Ag和XMV-LNP-mRNA显著抑制肿瘤生长并延长生存期;SARS-CoV-2模型中诱导了更高的抗体滴度。
研究意义
该策略为癌症和传染病疫苗的开发提供了新的DC靶向递送平台,但使用动物来源生物制品的安全性风险需进一步评估。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证IgG与异种细胞及XMVs的结合

验证宿主预存抗体能否结合异种细胞及XMVs表面。

将小鼠IgG与CHO、Vero、PED细胞孵育,流式和共聚焦检测结合;将XMVs与小鼠血清或皮下组织匀浆孵育,通过动态光散射、Western blot、免疫金TEM及蛋白质组学分析IgG corona形成。

2

验证IgG介导的DCs摄取和交叉呈递

验证IgG层是否促进DCs对XMV-Ag的摄取和交叉呈递。

制备FITC标记的XMV-Ag,与IgG预孵育后加入DCs,检测摄取;通过共聚焦观察胞内分布,检测SIINFEKL表位呈递、DC成熟标志物和OT-I增殖。

3

评估体内淋巴结靶向递送

验证XMV-Ag能否通过皮下注射靶向淋巴结并被DCs摄取。

DiR标记的XMV-Ag皮下注射小鼠,IVIS成像检测淋巴结分布;流式检测DC亚群摄取;FcγR KO小鼠对比验证Fc-FcγR作用。

4

评估抗原特异性T细胞免疫应答

验证XMV-Ag能否诱导强效的抗原特异性T细胞反应。

小鼠接受三次疫苗免疫(间隔7天),取脾细胞和血液,用OVA257-264肽刺激,流式检测IFN-γ+ CD8+ T细胞、四聚体阳性细胞和记忆T细胞。

5

评估抗肿瘤治疗效果

验证XMV-Ag和XMV-B16疫苗能否抑制肿瘤生长。

B16F10-OVA或B16F10肿瘤模型小鼠分别在第4、11、18天皮下免疫,监测肿瘤体积和生存期,流式检测肿瘤浸润T细胞。

6

评估mRNA疫苗递送效果

验证XMV包被的LNP-mRNA能否增强抗肿瘤和抗病毒免疫应答。

制备XMV-LNP-OVA和XMV-LNP-S,分别用于EG7-OVA肿瘤模型和SARS-CoV-2疫苗免疫,检测肿瘤生长、生存期、抗体滴度及中和活性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
OVA257-264肽Shanghai Apeptide Co. Ltd.--
SM-102脂质Cayman--
CleanCap OVA mRNATrilinkL-7610-1000
HiScribe T7高产RNA合成试剂盒NEBE2040S
Cap 1加帽系统NovoproteinM082-01B
BeaverBeads蛋白A/G抗体纯化试剂盒BEAVER Biomedical Engineering Co. Ltd.20202-1
小鼠粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子GenScript--
小鼠白介素-4GenScript--
重组小鼠Flt3配体NovoproteinCC19
抗小鼠CD11c抗体BioLegend117305
抗小鼠CD86抗体BioLegend105113
抗小鼠CD40抗体BioLegend124611
抗小鼠IFN-γ抗体BioLegend505806
抗小鼠CD8α抗体BioLegend100712
抗小鼠CD4抗体BioLegend100406
抗小鼠/人CD44抗体BioLegend103012
抗小鼠CD62L抗体BioLegend104411
抗小鼠FOXP3抗体BioLegend126403
抗H-2Kb结合SIINFEKL抗体BioLegend141605
抗人/小鼠颗粒酶B抗体BioLegend1396413
抗小鼠CD45.2抗体BioLegend109823
抗小鼠/人CD45R/B220抗体BioLegend103209
抗小鼠CD317抗体BioLegend127019
抗小鼠/大鼠XCR1抗体BioLegend148216
抗小鼠CD172a抗体BioLegend144013
抗小鼠I-A/I-E抗体BioLegend107621
Zombie Aqua可固定活力试剂盒BioLegend423102
细胞内固定和透化缓冲液套装Invitrogen88-8824-00
布雷菲德菌素A溶液Abcamab193369
H-2Kb OVA四聚体-SIINFEKL-PEMBLMBL-TS-5001-1C
小鼠TNF ELISA试剂盒BioLegend1217202
小鼠IFN-γ ELISA试剂盒BioLegend1210002
LysoTracker深红InvitrogenL12492
小鼠FcR阻断试剂Miltenyi130-092-575
蛋白酶抑制剂混合物MedChemExpressHY-K0011
木瓜蛋白酶SolarbioG8430-25g
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
1-棕榈酰-2-硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱Sigma-Aldrich--
胆固醇Sigma-Aldrich--
二肉豆蔻酰-rac-甘油-3-甲氧基聚乙二醇2000Avanti--
二硬脂酰磷脂酰胆碱Avanti--
BspQI限制酶NEBR0712S
氯化锂沉淀溶液NovoproteinS125
Traut试剂Biovision2330-1000
BeaverBeads Magrose蛋白G磁珠BEAVER Biomedical Engineering Co. Ltd.--
30 kDa超滤离心管----
100 kDa超滤离心管Millipore--
Quant-iT RiboGreen RNA定量试剂盒Life Technology--
Q-Exactive质谱仪Thermo Scientific--
蔡司光片7显微镜Zeiss--
C57BL/6小鼠Vital River Laboratory Animal Technology Co. Ltd.--
Balb/c小鼠Vital River Laboratory Animal Technology Co. Ltd.--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
IgG结合实验
细胞类型,IgG浓度,孵育时间
阅读提示:Results and discussion 'IgG binding to XMVs improves DC-specific delivery' 部分
DC摄取实验
细胞系,XMV-Ag浓度,孵育时间,IgG预孵育条件
阅读提示:Methods 'Preparation of cell membrane vesicle-based vaccines' 和 'Modification of LIPs'
体内淋巴结靶向
注射途径,DiR标记浓度,检测时间点,FcγR KO小鼠品系
阅读提示:Methods 'In vivo biodistribution of XMV-Ag' 和 Figure 3 图注
肿瘤治疗实验
肿瘤细胞系,接种数量,接种时间,免疫时间点,疫苗剂量
阅读提示:Methods 'Evaluation of the in vivo antitumour efficacy of vaccines' 和 Figure 4 图注
mRNA疫苗实验
mRNA剂量,免疫时间点,LNP配方(SM-102:DSPC:Chol:PEG-DMG2000比例)
阅读提示:Methods 'mRNA preparation of and LNP formulation' 和 Figure 5 图注
ELISA和中和实验
血清稀释度,包被抗原,孵育时间,假病毒制备条件
阅读提示:Methods 'ELISA' 和 'Pseudovirus neutralization assay'