新型脂质纳米颗粒WNP递送系统实现SARS-CoV-2 mRNA疫苗原位表达及广谱保护

【编辑推荐】针对SARS-CoV-2 mRNA疫苗肝靶向副作用及变异株免疫逃逸难题，武汉大学团队开发新型脂质纳米颗粒(WNP)递送系统，通过优化离子化脂质结构与组分比例，实现mRNA在注射部位的原位表达，显著降低肝脏炎症因子水平。采用含K417T/L452R/T478K/E484K/N501Y突变位点的RBD-hFc抗原设计，在小鼠中诱导出与SM-102相当的体液免疫及更强的Th1偏向细胞免疫，对Omicron BA.1/XBB.1.5等变异株展现交叉保护，为快速响应新发病毒提供技术储备。

　　

研究背景

自2019年底SARS-CoV-2暴发以来，全球已累计超7.78亿确诊病例，造成700余万人死亡。尽管mRNA疫苗以其快速适配序列的优势成为抗疫主力，但现有递送系统如SM-102存在肝靶向倾向，可能导致自身免疫性肝炎等副作用。此外，病毒S蛋白持续变异（如Omicron系列变异株）导致疫苗效力衰减，而全长S蛋白抗原的复杂翻译后修饰要求又制约研发效率。如何开发安全高效的递送系统并设计广谱抗原，成为后疫情时代疫苗研发的关键挑战。

关键技术方法

研究团队通过微流控技术制备新型脂质纳米颗粒(WNP)，优化离子化脂质pKa值及非对称尾链结构，调整中性脂质/胆固醇/PEG脂质摩尔比。采用假病毒中和实验评估血清对BA.1/BA.5/XBB.1.5等8种变异株的抑制率，通过流式细胞术检测CD4⁺/CD8⁺ T细胞分泌IFN-γ/IL-2等细胞因子水平。使用Omicron BA.1活病毒攻毒模型和XBB.1.5-ΔN-GFP复制子颗粒(RDPs)验证保护效果。

研究结果

WNP具有类似商业化系统的物理特性及高效递送能力

WNP粒径71.98 nm，包封率95%，zeta电位接近中性。体外实验显示其荧光素酶mRNA递送效率与SM-102相当，显著高于MC3。小鼠体内成像表明WNP使表达局限在注射部位，而SM-102组6小时后主要富集于肝脏。

RBD(M5)-hFc抗原可稳定形成二聚体

将含5个关键突变位点的RBD与IgG1抗体的hFc片段融合，Western blot在非还原条件下检测到100-130 kDa条带，证实二聚体成功形成并分泌。

WNP展现优异安全性

接种后8小时，WNP组血清ALT活性与空白组无差异，肝脏炎症因子Il1b/Tnfa/Il6 mRNA水平显著低于SM-102组，H&E染色未观察到组织病变。

诱导强效交叉免疫应答

两次接种1 μg剂量后，WNP组RBD特异性IgG滴度与SM-102组相当，对BA.1/BQ.1.1/JN.1等假病毒的抑制率均超90%。流式显示CD4⁺ T细胞中IFN-γ⁺比例达12.7%，显著高于SM-102组(8.3%)。

提供实质性保护效果

BA.1攻毒后，WNP组肺组织病毒E/N基因拷贝数降低3个数量级，病理评分下降87%。XBB.1.5 RDPs实验显示血清可阻断99.2%病毒复制。

结论与意义

该研究首创的WNP递送系统通过精准调控脂质化学性质，突破传统LNP肝靶向限制，实现mRNA原位高效表达。结合"突变热点集成"的RBD(M5)-hFc抗原设计，不仅规避了全长S蛋白的翻译修饰难题，还通过二聚化增强免疫原性。动物实验证实其可激发Th1偏向的细胞免疫和广谱中和抗体，对当前流行株和未来潜在变异株具有防御潜力。发表于《Virologica Sinica》的这项工作，为应对突发传染病提供了兼具安全性与广谱性的mRNA疫苗开发范式，其技术平台还可拓展至肿瘤免疫治疗等领域。