一种通过在细胞膜上稳定呈递Pre-S抗原的多价mRNA治疗性疫苗在HBV免疫耐受和病毒抑制方面取得突破

A Multivalent mRNA Therapeutic Vaccine Exhibits Breakthroughs in Immune Tolerance and Virological Suppression of HBV by Stably Presenting the Pre-S Antigen on the Cell Membrane.

作者信息Shang Liu, Jie Wang, Yunxuan Li, Muhan Wang, Pei Du, Zhijie Zhang, Wenguo Li, Rongchen Sun, Mingtao Fan, Meijia Yang, Hongping Yin
PMID40006578
发布时间2025-02-07
DOI10.3390/pharmaceutics17020211

实验完整度

高

包含体外转染表达验证、HBV Tg小鼠免疫实验、pAAV HBV1.2和rAAV HBV1.3两种小鼠模型免疫实验、抗原依赖性T细胞实验及急性毒性试验,形成多层次功能与机制验证。

主要模型

293T细胞 HEK293F细胞 HBV转基因BALB/c小鼠 pAAV HBV1.2小鼠模型 rAAV8 HBV1.3小鼠模型 BALB/c小鼠

重点核对

LNP/mRNA的包封率大于90%,粒径约80 nm,ZP为-3 mV至-8 mV HBV Tg小鼠按血清HBsAg水平均分,每组5只,免疫剂量包括15或30 μg LMS mRNA、10或20 μg LS mRNA等 pAAV HBV1.2小鼠每只尾静脉注射8 μg pAAV HBV1.2质粒,免疫剂量为6或15 μg LMS mRNA rAAV8 HBV1.3小鼠每只尾静脉注射1×10^10 vg病毒,免疫剂量为3或9 μg LMS mRNA、2或6 μg LS mRNA T细胞活化实验中,BALB/c小鼠免疫剂量为3 μg LMS mRNA、2 μg LS mRNA或1 μg S mRNA

摘要

背景/目标:在慢性乙型肝炎感染中,乙型肝炎表面抗原持续消耗乙型肝炎表面抗体,导致免疫耐受的形成。因此,通过抑制乙型肝炎表面pre-S1/pre-S2抗原与肝细胞受体NTCP的结合可以阻断HBV感染,但基于pre-S的CHB治疗性疫苗的临床治愈率有限。方法:在本研究中,我们设计并制备了编码三种乙型肝炎表面抗原蛋白(L、M和S)的多价乙型肝炎治疗性mRNA疫苗,并通过体外转染和表达实验进行了验证。首先完成了HBV转基因小鼠的体内免疫实验。随后,构建了携带HBV1.2倍基因组的腺相关病毒质粒载体模型和携带HBV1.3倍基因组的腺相关病毒载体模型,并用mRNA疫苗进行免疫。检测了血清中的HBV抗原、抗体和HBV DNA。采用间接酶联免疫吸附试验分析HBV Tg小鼠中活化的抗原特异性IgG。进行了抗原依赖性T细胞活化实验以及小鼠急性毒性试验。结果:在S蛋白(和M蛋白)的支持下,L蛋白/pre-S抗原可以在细胞膜上稳定呈递。接种疫苗后,疫苗有效重新激活了高水平HBsAb的产生,破坏了免疫耐受,并在HBV Tg小鼠中激活了针对结构性pre-S抗原的高亲和力抗体的产生。在两种HBV小鼠模型中实现了HBsAg血清学转换和血清HBV DNA清除。此外,证实了针对HBV感染的pre-S抗原依赖性T细胞反应。该治疗性疫苗在小鼠中也显示出安全性。结论:开发了一种新型治疗性mRNA疫苗,通过在膜上稳定呈递pre-S抗原,突破HBsAg介导的免疫耐受并治疗CHB,该疫苗具有功能性治愈CHB的巨大潜力。

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
开发一种能够突破HBsAg介导的免疫耐受并有效治疗慢性乙型肝炎的治疗性mRNA疫苗。
核心机制
L蛋白/pre-S抗原在S蛋白和M蛋白支持下稳定表达于细胞膜,形成膜筏结构,增强BCR结合,从而激活高水平的HBsAb和针对pre-S抗原的高亲和力抗体,破坏免疫耐受,同时激活抗原依赖性T细胞反应。
主要证据
在HBV Tg小鼠中,LMS mRNA和LS mRNA免疫可产生高水平的HBsAb并打破免疫耐受;在pAAV HBV1.2和rAAV8 HBV1.3模型中,免疫后血清HBsAg和HBV DNA显著降低或清除;T细胞实验证实激活pre-S抗原依赖性T细胞反应。
研究意义
该LMS mRNA疫苗作为一种新型治疗性疫苗,具有功能性治愈慢性乙型肝炎的潜力。

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

抗原表达质粒构建与体外转染验证

验证L、M、S蛋白在细胞膜上的表达和呈递能力。

构建pD2531-L、M、S质粒,转染293T细胞,通过流式细胞术检测pre-S2和S抗原表达,Western blot检测膜蛋白和上清。

2

LMS VLP表达与纯化

获得含L、M、S蛋白的VLP,用于对照和抗原分析。

从LMS-A4 293F细胞发酵培养,经离心、SEC和Capto Core 400层析纯化,SDS-PAGE、银染、WB、TEM表征。

3

LS稳定表达细胞系建立

验证在无M蛋白情况下L蛋白能否在细胞膜上稳定表达。

将pD2531.L和pD2531.S线性化后转染GS- HEK293F细胞,经谷氨酰胺缺陷筛选单克隆,通过FCM和WB检测L蛋白表达。

4

细胞膜蛋白提取和膜筏观察

分析L蛋白在细胞膜上的比例和膜筏结构形成。

提取细胞膜蛋白和胞质蛋白,WB分析L和S蛋白,BCA定量,ELISA检测HBsAg,TEM观察膜筏。

5

LNP/mRNA制备与体外表达验证

制备包裹L、M、S mRNA的LNP并验证其在细胞膜上的表达。

制备mRNA,包封入LNP,转染293T细胞,FCM和WB检测表达。

6

HBV Tg小鼠免疫实验

评估mRNA疫苗能否突破高HBsAg介导的体液免疫耐受并激活HBsAb。

将不同组合的mRNA疫苗肌肉注射免疫HBV Tg小鼠,定期采血检测HBsAb和HBsAg,并通过间接ELISA分析IgG结合活性。

7

pAAV HBV1.2小鼠模型免疫实验

在小鼠模型中评估mRNA疫苗对HBV抗原和DNA的抑制效果。

构建pAAV HBV1.2模型,免疫LMS mRNA或对照,检测血清HBsAg、HBsAb、HBeAg和HBV DNA。

8

rAAV8 HBV1.3小鼠模型免疫实验

评估mRNA疫苗在另一种HBV小鼠模型中的剂量依赖性效应。

构建rAAV8 HBV1.3模型,免疫不同剂量的LMS mRNA和LS mRNA,检测血清标志物和HBV DNA。

9

抗原依赖性T细胞活化实验

验证mRNA疫苗是否激活HBV抗原特异性T细胞反应。

免疫BALB/c小鼠后分离脾脏CD3+ T细胞,与表达LMS抗原的BALB/3T3细胞共培养,流式检测IFN-γ。

10

急性毒性试验

评估LMS mRNA疫苗在小鼠中的安全性。

ICR小鼠注射不同剂量LMS mRNA,观察存活、体重、脏器重量,进行肝功能、肾功能检测和H&E染色。

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
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen Corporation100022234
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific Inc.A4192002
FreeStyle 293表达培养基Gibco12338026
CD293培养基Gibco11913019
Unique AutoPure蛋白纯化系统Inscinstech Co., Ltd.--
HiPrep 16/60 Sephacryl S-400高分辨率层析柱Cytiva--
HiTrap Capto Core 400层析柱Cytiva--
银染试剂盒Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd.C510027
HBsAg ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-EL-H6080
PvuI-HF酶New England Biolabs Inc.10128368
PEI Prime转染试剂Serochem (P) Ltd.--
膜和胞质蛋白提取试剂盒Beyotime Biotechnology Co., Ltd.P0033
带CAP1 GAG的T7高产RNA转录试剂盒NovoproteinE141
NanoDrop分光光度计Thermo Fisher Scientific Inc.--
NanoSight纳米颗粒分析仪Malvern Panalytical Ltd.--
RiboGreen RNA定量试剂Thermo Fisher Scientific Inc.R11490
D-PBS缓冲液BasaIMedia Technology Co., Ltd.B220KJ
正常山羊血清Bioss Inc.C-0005
FITC标记抗小鼠抗体BeyotimeA0568
FITC标记抗兔抗体BeyotimeA0562
流式细胞仪Agilent Technologies Inc.NovoCyte
SmartPAG预制蛋白胶PlusChangzhou Smart-Lifesciences Biotechnology Co., Ltd.SLE014
Super ECL检测试剂Yeasen Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd.36208ES76
BL21 (DE3)大肠杆菌Nanjing Vazyme Biotech Co., Ltd.C504
异丙基-β-D-硫代半乳糖苷Yeasen10902ES08
Pierce高容量内毒素去除树脂Thermo Fisher ScientificMAN0016351
Alhydrogel佐剂InvivoGenvac-alu-50
重组HBsAgShanghai PrimeGene Bio-tech Co.671-01
TMB底物溶液Yeasen36602ES60
MagniSort小鼠CD3 T细胞分离试剂盒BioLegend, Inc.480031
X-Vivo 15培养基Lonza Group Ltd04-744
MEM非必需氨基酸Gibco11140050
布雷菲德菌素ABioLegend420601
CD3/CD28磁珠Gibco11452D
山羊γ球蛋白Jackson ImmunoResearch Laboratories, Inc.005-000-002
True-Phos破膜缓冲液BioLegend425401
APC标记抗小鼠CD3e抗体Invitrogen17-0031-82
FITC标记抗IFN-γ抗体Invitrogen11-7311-81
APC标记仓鼠IgG同型对照Invitrogen17-4888-81
FITC标记大鼠IgG1κ同型对照Invitrogen11-4301-81
HBV核酸定量试剂盒Sansure Biotech Inc.--
LineGene 9600 Plus荧光定量PCR仪Bioer Technology--
Hep B preS2 (S26)抗体Santa Cruz Biotechnology Inc.sc-23944
HBsAg抗体Fitzgerald Industries International20-HR20
辣根过氧化物酶标记山羊抗小鼠IgGYeasen33201ES60
辣根过氧化物酶标记山羊抗兔IgGYeasen33101ES60

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
体外转染
细胞系、转染试剂、质粒比例、细胞密度、检测时间
阅读提示:Methods 2.2, Figure 1
LNP/mRNA制备
mRNA修饰(Cap1、Pseudo-UTP)、LNP组成及摩尔比、粒径、ZP、包封率
阅读提示:Methods 2.7, Table S1
HBV Tg小鼠免疫
小鼠品系、周龄、分组方式(按HBsAg水平)、每组样本量、免疫剂量、给药途径、时间点
阅读提示:Methods 2.12, Figure 2a
pAAV HBV1.2模型
质粒注射剂量和体积、建模时间、分组依据、免疫剂量、时间点、检测指标
阅读提示:Methods 2.14, Figure 3
rAAV8 HBV1.3模型
病毒滴度和体积、建模时间、分组依据、免疫剂量、时间点、检测指标
阅读提示:Methods 2.15, Figure 4, Figure S11
T细胞活化实验
小鼠品系、免疫剂量、T细胞分离方法、刺激细胞构建、共培养条件、检测抗体
阅读提示:Methods 2.17, Figure 5
急性毒性试验
小鼠品系、给药剂量、给药方式、观察时间、检测指标
阅读提示:Methods 2.18, Figures S13-S15