华裔研究组Nature子刊:巧思妙想突破研究障碍

【字体: 时间:2011年02月16日 来源:生物通

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  来自美国马里兰大学的研究人员巧妙的构建了一种新型的融合蛋白,解决了粘膜疫苗的关键传输问题,并提出了一种可以简化粘膜疫苗的制备,分配及传递过程的新策略,这一研究成果公布在Nature Biotechnology杂志上。

  

生物通报道:来自美国马里兰大学的研究人员巧妙的构建了一种新型的融合蛋白,解决了粘膜疫苗的关键传输问题,并提出了一种可以简化粘膜疫苗的制备,分配及传递过程的新策略,这一研究成果公布在Nature Biotechnology杂志上。

文章的通讯作者是马里兰大学华裔学者朱小平副教授,第一作者是叶立林博士,这一研究小组的主要研究领域是病毒病理机制研究。

大部分病原体都是通过呼吸道,胃肠道,或者泌尿生殖系统的粘膜表层进入人体的,因此可以说粘膜是大多病原体进入人体的主要门户,也是哺乳动物免疫系统的重要组成成分。而这种免疫系统应答又不同于肌肉注射和皮下疫苗接种方式,激活粘膜免疫应答这一针对病原病毒,细菌和真菌的第一防线,对于阻断病原体侵入人体具有重要意义,因此也受到了科学家们的广泛关注。

但是由于缺乏安全有效的传导运输方法,粘膜疫苗的研究未能得到进一步的发展。在这一方面,目前的一个方法就是利用化学制剂增加粘膜上皮细胞的渗透性。

而在这篇最新的文章中,研究人员利用了IgG传递的天然途径,突破了上皮细胞屏障,在这种方法中一个关键的成员就是新生儿Fc受体(Neonatal Fc receptor, FcRn),这种受体是负责上皮细胞主动转运免疫球蛋白IgG的受体。IgG是初乳中含量最丰富的免疫球蛋白成分,哺乳动物新生儿的免疫力主要依赖于从母体获得IgG,而母源IgG向乳汁中的分泌以及被新生儿摄取均需要穿越上皮屏障,这一过程就是FcRn的胞转作用。

FcRn虽然被称为新生儿Fc受体,但是实际上在人体中一生都存在,研究人员发现将一种单纯疱疹病毒(herpes simplex virus,HSV)抗原的外结构域与IgG的Fc片段融合,能形成一种内置传递系统,可以帮助抗原穿过呼吸道上皮细胞(具体见下图)。小鼠实验证明,利用这种融合蛋白,并配合CpG佐剂,能促进细胞和体液的应答,增强对抗HSV,而且这一免疫作用即使是在6个月以后还是有效。进一步实验发现,小鼠如果缺失了FcRn,抗原,或者融合了Fc片段的抗原,其粘膜免疫系统将不能保护机体免受病原体的侵害。这一新的策略如果可以被广泛应用,那么将能简化粘膜疫苗的制备,分配及传递过程。



(图片来源:A mucosal gateway for vaccines by Jerry R McGhee)

这项研究得到了《Nature Biotechnology》杂志的高度评价,Jerry R McGhee博士认为这一成果具有重要的意义,并且建议研究人员可以考虑利用FcRn途径开发粘膜亚基疫苗。同时“千名医学家”(F1000)也特别点评并推荐了这项研究。

(生物通:王蕾)

原文摘要:

Efficient mucosal vaccination mediated by the neonatal Fc receptor

Almost all infectious diseases are initiated at mucosal surfaces, yet intramuscular or subcutaneous vaccination usually provides only minimal protection at sites of infection owing to suboptimal activation of the mucosal immune system. The neonatal Fc receptor (FcRn) mediates the transport of IgG across polarized epithelial cells lining mucosal surfaces. We mimicked this process by fusing a model antigen, herpes simplex virus type-2 (HSV-2) glycoprotein gD, to an IgG Fc fragment. Intranasal immunization, together with the adjuvant CpG, completely protected wild-type, but not FcRn knockout, mice after intravaginal challenge with virulent HSV-2 186. This immunization strategy induced efficient mucosal and systemic antibody, B- and T-cell immune responses, with stable protection for at least 6 months after vaccination in most of the immunized animals. The FcRn-IgG transcellular transport pathway may provide a general delivery route for subunit vaccines against many mucosal pathogens.

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