Matrix-M佐剂通过诱导溶酶体膜透化激活炎症小体并实现抗原交叉呈递的机制研究

本研究揭示了Matrix-M佐剂及其组分Matrix-A和Matrix-C通过诱导溶酶体膜透化(LMP)，激活NLRP3炎症小体并促进抗原交叉呈递的分子机制。研究人员发现，Matrix-C在诱导LMP和CD8+ T细胞应答方面最具潜力，而Matrix-A则更擅长激活抗原呈递细胞(APC)。该研究为优化疫苗佐剂设计提供了重要理论依据，发表于《npj Vaccines》。

　　

在疫苗研发领域，如何有效激活免疫系统、尤其是诱导CD8⁺ T细胞应答一直是重大挑战。蛋白类疫苗通常只能通过MHC II类分子激活CD4⁺ T细胞，而CD8⁺ T细胞的激活需要抗原通过交叉呈递途径进入MHC I类分子呈递通路。Matrix-M作为一种含有皂苷成分的佐剂，已在新冠和疟疾疫苗中展现出良好的安全性和免疫原性，但其诱导CD8⁺ T细胞应答的具体机制尚不明确。

Novavax AB的研究团队通过系统的体外和体内实验，揭示了Matrix-M及其组分Matrix-A和Matrix-C的作用机制。研究发现，这些佐剂成分会被树突状细胞摄取并定位于溶酶体，通过诱导溶酶体膜透化(LMP)释放内容物至胞质。这一过程不仅激活了NLRP3炎症小体，促进IL-1β和IL-18的分泌，更重要的是使外源抗原得以进入交叉呈递途径，最终诱导抗原特异性CD8⁺ T细胞应答。

研究采用了多项关键技术：通过活细胞旋转盘共聚焦显微镜观察佐剂与抗原的溶酶体共定位；利用流式细胞术和荧光标记技术检测LMP程度；采用ELISA分析炎症因子分泌；通过B3Z细胞报告系统评估抗原交叉呈递效率；并在小鼠模型中验证佐剂诱导的体液和细胞免疫应答。

Matrix-M在溶酶体内积累
研究发现BODIPY标记的Matrix-M、Matrix-A和Matrix-C均能快速被骨髓来源树突状细胞(BMDC)摄取并定位于溶酶体。其中Matrix-A与溶酶体的共定位程度最高，而Matrix-C荧光信号最强。

Matrix-M诱导溶酶体膜透化
通过LysoTracker染色和荧光葡聚糖释放实验证实，三种佐剂均可诱导LMP，使40kDa以下分子从溶酶体泄漏至胞质。Matrix-C的LMP诱导能力最强，且该过程依赖溶酶体酸化。

Matrix-M激活NLRP3炎症小体
在LPS预刺激的BMDC中，Matrix-M剂量依赖性地诱导IL-1β分泌，该过程需要溶酶体酸化、组织蛋白酶B(CatB)、NLRP3炎症小体组装、caspase-1激活以及gasdermin D(GSDMD)孔道形成。而IL-18的分泌则不依赖NLRP3。

NLRP3炎症小体激活在体内非必需
在Nlrp3 KO小鼠中，Matrix-M佐剂仍能诱导高水平的SARS-CoV-2 rS特异性抗体和T细胞应答，表明其佐剂效应不依赖NLRP3炎症小体。

Matrix-M促进抗原交叉呈递
研究发现Matrix-M使OVA抗原通过胞质途径交叉呈递，这一过程依赖溶酶体酸化和蛋白酶体活性。Matrix-C的交叉呈递能力最强，而Matrix-A更擅长激活APC上调MHC II和CD86表达。

Matrix-M诱导剂量依赖性CD8⁺ T细胞应答
小鼠实验证实，Matrix-M及其组分均可剂量依赖性地诱导SARS-CoV-2 rS特异性CD8⁺ T细胞应答，最低2.5μg Matrix-M或Matrix-C即可检测到应答。

该研究阐明了Matrix-M佐剂的双重优势：Matrix-C组分强效诱导LMP和交叉呈递，而Matrix-A组分则更有效激活APC。这种协同作用解释了Matrix-M在临床疫苗中的卓越表现。研究不仅为佐剂机制提供了新见解，也为针对不同免疫需求的佐剂优化设计指明了方向，对传染病和肿瘤疫苗研发具有重要意义。