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综述:针对多种不断进化病毒的广谱疫苗:从抗原设计到纳米颗粒递送
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月13日 来源:Journal of Virology 3.8
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这篇综述系统探讨了广谱疫苗研发的两大前沿策略:基于结构生物学和免疫信息学指导的抗原设计,以及利用纳米颗粒(NP)递送系统增强免疫应答。文章深入分析了抗原优化技术(如结构稳定化、表位聚焦设计)与纳米平台(如病毒样颗粒VLP、mRNA-LNP)的协同作用,为应对病毒变异(如SARS-CoV-2、流感病毒)提供了创新解决方案,旨在推动下一代疫苗从“被动应对”向“主动预防”范式转变。
抗原设计策略:增强免疫保护的强度与广度
病毒与宿主免疫系统间的进化军备竞赛对疫苗研发构成根本挑战。为克服免疫逃逸机制并引发强效持久的保护,下一代抗原设计已从经验方法转向理性工程框架。关键策略包括抗原结构稳定化、表位聚焦设计、共识序列工程和嵌合抗原设计。
抗原结构稳定化:将病毒蛋白锁定于预融合构象
病毒表面蛋白在感染后常发生构象变化,掩盖关键中和表位。因此,将其稳定在预融合状态对于引发强效免疫至关重要。人类免疫缺陷病毒(HIV)疫苗研发面临Env三聚体构象灵活性和糖基化屏障的挑战。SOSIP(稳定外表面免疫原性多肽)、NFL2P(天然柔性连接2P)和UFO(未切割预融合优化设计)等工程策略通过引入二硫键、脯氨酸突变和切割位点修饰来稳定三聚体,改善溶解性并模拟天然Env结构。
呼吸道合胞病毒(RSV)疫苗开发中,中和抗体主要靶向预融合F(pre-F)三聚体。DS-Cav1免疫原结合二硫键突变(S155C和S290C)和空腔填充取代(S190F和V207L)稳定pre-F,在临床前模型中中和抗体滴度超过保护阈值。纳米颗粒展示进一步将免疫原性提高10倍。
COVID-19大流行推动了结构疫苗学的快速发展。SARS-CoV-2的刺突(S)蛋白通过结构重排介导病毒-细胞膜融合。Corbett等通过引入两个脯氨酸突变(2P)工程化预融合稳定S蛋白,锁定其构象以保留中和表位。该技术已用于Moderna和BioNTech的mRNA疫苗、强生的腺病毒载体疫苗以及Novavax的重组蛋白疫苗,引发更持久强效的免疫应答。基于S-2P,Hsieh等进一步引入四个脯氨酸突变(S-6P),额外稳定预融合构象并提高表达水平和稳定性。
病毒表面蛋白的构象动力学帮助逃避中和抗体。因此,稳定抗原预融合构象依赖于三种策略:共价键稳定(如二硫键)、空间位阻优化(如疏水空腔填充、电荷中和和脯氨酸取代)和切割位点修饰(如消除切割依赖的过渡状态)。新兴计算工具(如AlphaFold3、Colab Design和Rosetta)能够理性设计其他包膜病毒(如EBOV GP蛋白以及HeV、NiV、HMPV和HPIV的F蛋白)的预融合稳定抗原。
表位聚焦设计:将免疫识别导向保守决定簇
虽然稳定特定构象的抗原可增强免疫,但病毒变异需要靶向毒株间保守区域的疫苗。表位聚焦设计将免疫反应导向这些不变位点,提高抗体精度并减少无效反应。多种免疫聚焦策略已被开发,包括表位掩蔽(糖基化遮蔽免疫显性区域)、表位支架(将表位移植到稳定支架上增强免疫原性)和抗原表面重塑(通过定点诱变降低非靶表位免疫原性)。
Hauser等利用糖基化工程和表位支架协同作用,实现对SARS-CoV-2及相关冠状病毒的广谱中和。针对隐蔽但保守的表位,保护-修饰-去保护(PMD)三步过程:使用广谱中和抗体(bNAb)保护目标表位,用PEG-NHS共价修饰暴露的赖氨酸残基,通过解离NAb去保护目标表位。这种方法利用聚乙二醇化和化学掩蔽效应将免疫识别重新导向先前隐藏的表位。
Modern的mRNA RSV疫苗在婴儿临床试验中显示出比安慰剂组更严重的呼吸道感染症状,突显了RSV特异性风险,如融合蛋白优势或年龄相关免疫反应。当前策略聚焦表位工程,例如LC2DM方法通过截断免疫显性区域去除非保护性表位,同时保留关键中和靶点。该设计增强Th1极化并实现持久中和抗体滴度(>84天)。
赵等在定制马蹄形RNH1支架上展示16个SARS-CoV-2保守表位拷贝,实现针对变体的广谱保护,尽管诱导的抗体中和有限,可能由于表位隐蔽性和次优空间密度。
表位疫苗设计的两大障碍是模拟天然表位结构和增强表位免疫原性。选择保守B细胞和T细胞表位简化抗原设计并增强整体保护效果。计算设计工具广泛用于预测表位疫苗。Sharma等使用免疫信息学方法开发通用多表位亚单位疫苗,协同激活先天、细胞和体液免疫反应。ConFormer表位预测器(CFEP)预测表位与HLA I类和II类分子的结合亲和力。该方法设计的疫苗有效引发T细胞反应,并通过靶向保守病毒区域展现对多样变体的广泛保护。
然而,表位通常尺寸小,免疫原性低。有前景的策略之一是在纳米颗粒表面展示表位。许多纳米颗粒已被证明能够容纳外源表位而不破坏颗粒组装。将预先存在NAb的保守表位展示在铁蛋白(CePnF)上的纳米颗粒疫苗,在赋予对多样SARS-CoV-2变体广谱保护的同时,强效诱导体液、细胞和黏膜免疫反应。
表位密度和间距必须优化以防止空间位阻,这需要迭代结构建模和实验验证。同时,多表位串联融合可能破坏蛋白质支架的亲水性,导致不溶性包涵体,同时需要避免免疫显性失衡。结构建模可以预测最佳抗原组合以最大程度暴露关键免疫表位。
此外,bNAb提供逃逸抵抗和持久抗病毒保护的能力突显了其同源表位结构表征在优化泛变种疫苗设计中的关键作用。近期研究鉴定出针对多种病原体的众多bNAb。这些bNAb的结构和功能表征为创新疫苗策略铺平道路。虽然bNAb通常靶向构象表位,但从头蛋白质设计能够工程化模拟bNAb机制的免疫原,引发针对快速进化病原体的广谱保护。David Baker团队计算设计了一种名为nTrimer1的蛋白质,有效中和多样MERS毒株,并在小鼠模型中展示卓越预防效果。这种从头设计例证了计算蛋白质设计的显著潜力。
靶向保守表位的疫苗设计必须平衡两个目标:最大化免疫原性和最小化病毒逃逸。HIV-1 Env的聚糖屏障例证了这一挑战:它作为关键逃逸机制,但复杂糖肽表位支撑bNAb广度。为解决这一悖论,注意力应导向功能不变区域,如CD4结合环和融合肽,这些区域的突变严重损害病毒适应性。设计暴露这些位点的免疫原可以迫使病毒在“逃逸”和“失活”之间选择。顺序免疫靶向多个表位簇可以诱导针对不同区域的抗体,从而防止单表位突变导致的逃逸。
共识序列工程:捕获泛病毒共享特征
表位聚焦设计通过免疫引导技术增强抗体特异性。然而,其对预定义表位的依赖推动研究者调查一个关键问题:如何在病毒基因组水平系统发现交叉亚型保守元件?共识序列工程通过基于多序列比对的进化保守基序挖掘提供解决方案。计算优化广谱反应抗原(COBRA)代表主导方法。该策略已扩展至开发针对多种病原体的广谱疫苗,包括流感病毒、登革病毒、SARS-CoV-2、NiV和基孔肯雅病毒。
共识序列抗原设计在预防新发传染病方面前景广阔。使用进化聚类算法,赵等识别出保守SARS-CoV-2突变位点和进化模式。 resulting Span抗原靶向五个最常见突变,所有这些突变在随后出现的Omicron亚变体中持续存在,展示强大保守性和前瞻性。
尽管取得显著进展,共识疫苗研发面临挑战。对于流感病毒,快速突变率和抗原漂移使预测进化稳定共识序列复杂化,从而随时间逐渐削弱疫苗效力。值得注意的是,准确预测共识序列关键取决于病毒数据库:更大更多样的数据库产生更高精度。此外,数据库必须代表当前流行病毒以产生有意义计算结果。宿主遗传多样性引入另一障碍:多样遗传背景影响疫苗诱导免疫反应,导致跨物种效力可变。这使能够跨物种传播病毒的控制努力复杂化。预先存在的免疫力(来自先前感染或疫苗接种)可能干扰共识疫苗免疫原性,限制预免疫人群的免疫激活。这突显了设计个性化或通用疫苗的复杂性。关键的是,理性疫苗设计不仅需要先进序列分析,还需要对病毒进化和宿主免疫的深入洞察。为推动该领域发展,未来努力必须整合计算生物学、结构病毒学和系统免疫学以简化疫苗开发。
嵌合抗原设计:整合异源毒株的免疫显性结构域
嵌合抗原设计代表对抗病毒变异的关键策略。为推进广谱疫苗,它通过两种主要技术范式将来自不同病毒毒株的关键抗原表位整合到统一免疫原中:表位移植和结构域替换。将高度可变病毒的中和表位移植到保守骨架上可以克服基因型限制。例如,将人诺如病毒(HuNoV)GII.4的VP1表面环中和表位移植到GI.1骨架上,成功诱导针对两种基因型的交叉反应抗体,证明表位-骨架兼容性在广泛免疫覆盖中的关键作用。
根据Guthmiller等,嵌合血凝素(HA)疫苗接种重塑长效HA特异性B细胞库,并诱导B细胞针对HA多个保守和保护性表位的汇聚。疫苗设计需要平衡免疫显性以靶向多个保守表位实现更广保护。Broecker等通过用来自禽流感HA的保守表位替换H3 HA免疫显性抗原位点工程化“马赛克”HA,从而实现可变区域的抗原沉默。该方法通过将免疫重新聚焦于保守表位克服季节性疫苗限制,展示跨H3毒株广泛交叉反应性并赋予对抗原漂移病毒的异源保护。
通过结构域融合构建的多价抗原增强变体覆盖。代表性案例是通过融合SARS-CoV-2原型株和β变体受体结合域(RBD)形成的异源二聚体,通过空间协同效应引发针对alpha、beta、delta和omicron的bNAb。进一步将beta和omicron突变整合到α冠状病毒骨架中实现交叉变体保护,并提供对抗病毒进化的预适应框架。
嵌合抗原设计的模块性实现单病原体场景之外的多样应用。例如,Li等报道的混合抗原结合流感HA茎杆结构域和SARS-CoV-2 RBD,诱导针对两种病毒的双重NAb,突显嵌合抗原设计对广谱保护的潜力。
尽管嵌合抗原提供显著优势,该方法也面临影响效力的若干挑战。首先,多结构域融合蛋白的物理化学稳定性可能因异源结构域间结构不相容性而受损。其次,表位间免疫显性层级可能抑制对次显性靶点的反应,且融合产生的新抗原需要仔细安全性评估。这些限制强调需要计算建模和结构验证以确保表位可及性和类天然折叠。此外,对于载体疫苗,必须考虑容纳多抗原的能力。
嵌合抗原可以整合免疫调节分子,如CXCL13、CCL3、XCL1或GM-CSF。这些分子刺激树突状细胞(DC)并招募T滤泡辅助(Tfh)细胞和生发中心(GC)B细胞。该过程促进GC形成和非特异性增强免疫反应。关键的是,GC反应需要严格调控以防止自身抗体产生和系统性自身免疫疾病发展,而嵌合构建体的安全性需要全面评估。此外,嵌合抗原构建期间空间构象破坏可能削弱有效性。尽管存在这些挑战,嵌合设计代表开发下一代广谱疫苗的强大平台。结构生物学、免疫信息学和合成生物学的进步将精炼该策略以更好应对病毒进化和大流行威胁。
纳米颗粒平台用于广谱免疫:价态工程与免疫增强
这些抗原设计的成功实施关键取决于与先进递送系统的协同优化。例如,结构稳定化抗原与表面展示纳米颗粒的整合可以协同增强免疫反应,而多表位嵌合抗原需要模块化平台以最大化免疫原性。当纳米颗粒表面抗原间距接近最佳B细胞受体(BCR)结合距离(~10 nm)时,多价抗原可以同时接合多个BCR,触发强效B细胞激活信号。同时,该尺寸范围内(20–200 nm)的纳米颗粒可以引流至淋巴结并呈递给驻留DC。
在以下部分,我们系统分类纳米颗粒类型(代表性结构见图2a),阐明其独特特性,并评估其在增强免疫保护中的应用。表2详细总结了利用不同纳米颗粒诱导广谱免疫保护的情况。
结构模拟:病毒样颗粒(VLP)、天然和理性设计蛋白质纳米颗粒
VLP代表有吸引力的疫苗开发平台,因其模拟天然病毒结构,同时消除活疫苗固有风险。VLP的刚性、重复表面结构,一种强效几何病原体相关结构模式(PASP),促进BCR交联,同时实现高效天然IgM结合和C1q补体固定,从而促进其沉积于滤泡树突状细胞(FDC)。这激活强效免疫,如HPV VLP与L1五聚体,实现>90%宫颈癌预防率。
VLP来源多样,如动物病毒、噬菌体和植物病毒。在兽医学中,VLP已显示对抗一系列动物传染病的潜力。例如,PCV2基VLP已用于开发抗PCV2疫苗,而FMDV VLP诱导长效免疫反应。两种VLP基疫苗已在现场疾病控制计划中实施。猪流感A病毒VLP提供针对不同毒株的交叉保护。值得注意的是,结构多样VLP作为多价抗原呈递的多功能平台,例证如PCV2 VLP展示经典猪瘟病毒(CSFV)E2蛋白或猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)中和表位,以及猪细小病毒(PPV)VLP在表面环内呈现FMDV VP1的T和B细胞表位——均引发强效双病原免疫。
这些VLP可以展示外源抗原用于二价疫苗。噬菌体基VLP(P22、Qβ、MS2和AP205)和植物病毒衍生VLP(TMV和PapMV)展示稳定性和免疫原性,推进疫苗设计。VLP生产平台包括细菌、酵母、昆虫细胞、哺乳动物细胞、植物细胞和无细胞系统。细菌系统提供成本效益可扩展性(生产约当前VLP的30%)但缺乏真核翻译后修饰(PTM)并需要严格内毒素控制,部分通过工程化无内毒素大肠杆菌缓解。酵母系统允许有限糖基化,但VLP提取存在变性风险。昆虫细胞支持真核PTM但面临因杆状病毒污染的纯化困难。哺乳动物细胞实现复杂PTM但具有高成本和低产量。植物系统快速低成本但缺乏哺乳动物样糖基化且生产力低。无细胞系统快速实现高产量但受限于差可扩展性和高成本。
铁蛋白作为结构稳定且广泛验证的生物模拟平台,提供VLP的可行替代尽管其更小尺寸和更简单亚基架构。作为研究最深入非病毒蛋白质纳米颗粒,铁蛋白包含具有三重对称性的八个亚基,并作为三聚体抗原呈递的结构支架。关键致病病毒抗原(如流感HA、SARS-CoV-2 S和RSV F)采用功能三聚体结构。这些抗原分子与铁蛋白的战略性融合能够组装紧密模拟其天然结构架构的三聚体。目前,两种铁蛋白基流感疫苗已进行I期临床评估(NCT03186781和NCT03814720),均证明能够诱导bNAb产生。
Lumazine合酶(LS)是参与核黄素生物合成的酶,以60个亚基自组装形成高度对称二十面体结构为特征。LS展示高热稳定性(耐受升高温度)和在生理环境中抗降解性,使其适合作为长效抗原载体。当轮状病毒VP8蛋白与LS纳米颗粒融合时,发现纳米颗粒上单体VP8相比天然病毒颗粒上二聚体VP8展示更密集和更紧密间隔排列。然而,与全长HIV gp120或gp140融合的LS纳米颗粒未能组装。对比之下,二氢硫辛酰转乙酰酶蛋白(E2p)通过20个三聚体自组装形成空心十二面体60聚体结构,成功展示HIV gp120或gp140并增强NAb的广度和持久性。
天然蛋白质组装启发可编程纳米颗粒工程。计算设计架构重述天然结构对称性、自组装特性和功能区室化,从而能够精确控制抗原密度、表位间距和空间组织以优化免疫识别。例如,I53-50纳米颗粒是一种双组分蛋白质复合物,通过二十面体三聚体I53-50A和十二面体五聚体I53-50B体外组装。I53-50纳米颗粒展示RSV预融合F蛋白时展示增强免疫原性。通过计算模拟15 nm抗原间距,匹配BCR交联最佳距离,该配置导致相比单体蛋白质制剂NAb增加10倍。基于I53-50的SARS-CoV-2重组蛋白质纳米颗粒疫苗GBP510已进入临床试验(NCT04750343)。
此外,Bruun等开发MI3,一种来自超嗜热细菌Thermotoga maritima的2-酮-3-脱氧-磷酸葡萄糖酸(KDPG)醛缩酶上I301残基的突变变体,自组装成由60个亚基组成的多孔十二面体结构。MI3纳米颗粒通过SpyTag-SpyCatcher展示八个不同SARS-CoV-2 RBD,引发针对多种沙贝病毒毒株的保护。SpyTag-SpyCatcher系统实现模块化抗原交换,允许单一纳米颗粒平台容纳多样病原体并动态更新抗原以应对新兴遗传变体。然而,相比其他平台,MI3相对较新且在安全性和效力方面关注较少;因此需要进一步验证。简言之,这些工程化平台匹配天然对应物免疫原性,具有为多聚体抗原定制的寡聚结构,增强疫苗潜力。
通过马赛克和鸡尾酒纳米颗粒疫苗实现广谱免疫
马赛克纳米颗粒和鸡尾酒纳米颗粒代表广谱疫苗开发的有前景策略,展示相比单价对应物优异NAb诱导。这些策略利用不同方法:马赛克纳米颗粒依赖空间工程在单一颗粒上精确排列多个抗原,而鸡尾酒纳米颗粒通过混合不同单抗原颗粒实现模块化递送(这些递送策略间差异见图2b)。为应对新兴SARS-CoV-2变体和沙贝病毒溢出,Cohen等设计展示八种不同沙贝病毒RBD的马赛克-8 RBD纳米颗粒。对于马赛克-8 RBD纳米颗粒,两个相邻RBD相同的概率低,选择该排列以有利于其受体可以交叉连接相邻RBD的B细胞相互作用,利用亲合力效应优先识别保守但空间遮蔽的3类、4类和1/4类RBD表位。马赛克-8纳米颗粒增强异源结合,保护动物模型免受沙贝病毒挑战,并引发比同型RBD-only纳米颗粒更广泛交叉反应抗体针对保守表位。
然而,该研究有其局限性,因未能评估细胞免疫且未进行正式传播研究。值得注意的是,研究显示马赛克纳米颗粒疫苗鼻内递送引发强效黏膜免疫反应,赋予针对多种SARS-CoV-2亚系广泛交叉保护,并提供持久免疫保护。为揭示马赛克纳米颗粒疫苗提供抗体反应增强广度和对抗异源感染优异保护背后的免疫学基础,刘等深入探究。纳米颗粒诱导BCR库分析揭示马赛克纳米颗粒优先扩展IGHV14-3:IGKV14-111种系配对。这些单克隆抗体通过识别1a、1b和3支沙贝病毒RBD上保守隐蔽表位赋予广泛交叉保护。类似地,刘等使用遗传算法设计马赛克纳米颗粒以最大化覆盖流行毒株中潜在T细胞表位。这些纳米颗粒展示针对15 of 16测试毒株交叉反应性并对猪流感病毒有效,突显该方法超越冠状病毒的更广适用性。
然而,技术限制持续存在,特别是因为不同抗原展示到纳米颗粒上是随机的,且其位置和比例无法预定。通过将SARS-CoV RBD排列在单一多肽链上并在MI3纳米颗粒表面展示构建四重奏纳米颗粒,解决不可控抗原比例挑战。相比马赛克-8疫苗,四重奏纳米笼尽管包含更少组分,诱导广谱抗体有效中和目标病毒和变体毒株。
对比之下,鸡尾酒纳米颗粒疫苗通过混合各展示相同抗原的单个纳米颗粒创建。这种模块化方法避免马赛克设计固有随机抗原展示模式,同时保留组合不同抗原灵活性。例如,共同展示系统发育 distinct clade 1沙贝病毒S蛋白抗原的鸡尾酒疫苗已显示诱导bNAb反应针对不仅SARS-CoV-2变体而且SARS-CoV-1和能够结合人ACE2的人畜共患蝙蝠沙贝病毒。虽然鸡尾酒纳米颗粒在制造简单性和表征方面优于马赛克纳米颗粒,两种平台涉及复杂制造过程和材料,导致相对高生产成本。
协同mRNA-VLP整合:可编程多价抗原展示用于增强免疫保护
辉瑞和Moderna利用mRNA平台在仅11个月内空前开发SARS-CoV-2疫苗,展示mRNA在应对大流行紧急情况中 exceptional快速响应能力和灵活性。该平台核心优势在于实时体内蛋白质表达,实现动态抗原适应:通过修改mRNA序列匹配病毒抗原漂移,研究者快速迭代疫苗以 precision靶向新兴变体。然而,挑战如大分子尺寸、负电荷和易酶降解性阻碍其细胞内化和胞质递送,需要先进递送系统。LNP仍然是mRNA封装金标准,提供保护和增强细胞摄取。尽管如此,LNP技术中常被忽视挑战在于核酸 payload胞质释放 remarkably有限。LNP通过内吞途径被细胞内存,随后运输至早期内体,这些内体随后成熟为晚期内体并最终溶酶体。为实现高效递送,核酸载体必须在内体成熟为降解性溶酶体区室前逃逸至胞质。这一关键却低效过程称为内体逃逸。当前逃逸机制主要归因于两种假设:(1)酸性内体中可电离脂质质子化诱导膜非双层相变,和(2)质子海绵效应触发内体渗透破裂。更深入理解这些机制对于理性设计下一代递送系统至关重要。
对比之下,VLP提供自组装支架能够多价抗原展示、延长淋巴结滞留、并通过其带正电内腔协同包装核酸或佐剂。近期进展探索混合mRNA-VLP平台以克服常规疫苗限制(说明见图3a至d)。例如,LNP封装编码寨卡病毒prM-E蛋白的mRNA在体内自组装成VLP,引发强效NAb同时最小化交叉反应抗体以避免登革病毒感染抗体依赖增强(ADE)。类似地,编码狂犬病毒糖蛋白和基质蛋白以在体内组装VLP的mRNA,诱导比常规灭活疫苗更广和更长久的NAb。虽然这些研究主要聚焦体液免疫,Hendricks等证明mRNA启动VLP可以诱导强效CD8+ T细胞反应 alongside NAb,提供针对匹配和错配病毒毒株保护。
近期工程进展扩展体内VLP形成策略。对于缺乏自组装能力病毒蛋白,与自组装纳米颗粒融合或与其他病毒蛋白共表达使VLP生成。例如,张等共递送编码HIV-1 Env和SIV Gag的mRNA,在非人灵长类动物中产生展示Env的包膜VLP诱导bNAb。该方法进一步应用于SARS-CoV-2 mRNA启动VLP设计。Hoffmann等开创内体分选复合体 required for transport(ESCRT) pathway驱动VLP组装策略,消除对其他病毒蛋白依赖。关键修饰是将SARS-CoV-2刺突蛋白胞质尾与ESCRT-和ALG-2-相互作用 domain(EABR)融合。这劫持ESCRT machinery,一种调节膜重塑 cellular系统,以驱动自发VLP组装和从宿主细胞释放。mRNA启动VLP thus协同结合纳米颗粒多价抗原展示能力与mRNA快速适应性,引发比传统Gag依赖系统更强抗体反应。该方法学建立膜结合抗原疫苗通用框架,扩展模块化疫苗设计范围。集体上,这些研究展示mRNA和VLP在引发持久体液和细胞免疫中增强协同作用。
VLP不仅作为展示外源抗原多价支架,而且通过其带正电内表面包装带负电核酸或佐剂,增强免疫效力。Ling等工程化基于噬菌体MS2系统慢病毒载体,利用MS2外壳蛋白和mRNA上 stem-loop结构间特异性相互作用实现Cas9 mRNA和VEGFA-靶向gRNA共包装和递送。这种创新策略有效缓解常规病毒载体介导 prolonged Cas9表达 off-target效应和免疫原性担忧。靶向递送策略进一步改善效力。殷等工程化mRNA负载VLP装饰辛德比斯病毒糖蛋白,实现DC-SIGN受体介导树突状细胞靶向。相比非靶向VLP或LNP,DC靶向VLP封装mRNA引发优异和持续适应性免疫,突显抗原呈递细胞在疫苗效力中关键作用。此外,通过实现外源肽表面插入和利用封装mRNA特性,MS2外壳蛋白促进mRNA-肽组合疫苗设计。这种整合方法提出对抗复杂病毒有前景平台。尽管存在这些进展,VLP面临两个关键障碍。一是VLP常在细胞摄取后 trapped在内体中并最终降解。而且,VLP confined内部空间施加限制,导致次优或低效mRNA翻译,从而阻碍整体有效性。未来研究应聚焦理性设计和精确功能化VLP以实现其细胞进入和组装状态动态调控,从而优化递送效率。
表面功能化纳米颗粒通过精确靶向实现免疫增强
纳米颗粒表面工程在优化核酸递送效力中起 pivotal作用,通过定制物理化学特性以增强生物相容性、稳定性和组织特异性靶向能力。该方法学实现器官选择性递送,最小化 off-target分布并改善治疗 precision。如图4所示,表面功能化策略分为主动和被动靶向。主动靶向 employ配体-受体相互作用或抗体修饰以促进精确靶向。例如,抗-CD3/CD4/CD5抗体缀合LNP靶向T淋巴细胞,而CD117缀合LNP高效靶向造血干细胞(HSC)。互补方法包括CD47介导吞噬清除逃避和toll样受体(TLR)激动剂功能化纳米颗粒增强免疫刺激反应。对比之下,被动靶向涉及通过调整脂质组成优化LNP表面特性,包括电荷和尺寸,以改善靶向效力。值得注意的是,PEG关键影响肝外靶向效力,LNP的PEG化将改善LNP稳定性并促进容易组织渗透和靶向。鉴于DC在适应性免疫中 pivotal作用,特别是其通过MHC-I交叉呈递外源抗原能力,激活细胞毒性T细胞(CTL)并触发抗肿瘤或抗病毒反应,本综述特别聚焦DC靶向疫苗策略。
当前DC靶向策略利用多种表面受体,包括Fcγ受体(FcγR)、淋巴细胞抗原75(CD205)、甘露糖受体(CD206)、DC-SIGN(CD209)、C型凝集素 domain家族9成员A(CLEC9A)和XC-趋化因子受体1(XCR1
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