自组装纳米糖蛋白颗粒在疫苗中的应用研究

Repetitive antigen displays on the surface of nanoparticles can simulate the process of natural microbial infection and effectively increase the immune responses against subunit vaccines. In our previous study, a self-assembly protein sequence was designed, and nanoparticles modified by the polysaccharide of pathogenic bacteria were successfully constructed by the bacterial O-glycosylation system. Based on these results, this study focuses on the interaction between the self-assembled glycoprotein particles and the immune system: To analyze the activation of polysaccharide nanoparticles on dendritic cells and discover the surface receptor molecules for glycoprotein particles; To evaluate the T cell proliferation efficiency and the vaccine distribution after injection in vivo. Through this project, we want to obtain the first-move advantage in the field of anti-infective nano-vaccine, and to provide a new effective alternative for prevention and control of pathogenic bacteria in our country.

在纳米颗粒表面重复呈现抗原，能够模拟天然微生物侵染过程，有效提升亚单位疫苗的效价。本研究前期自行设计了一种自组装纳米颗粒蛋白单体序列，并成功利用细菌O-糖基化系统实现了病原细菌多糖纳米颗粒的构建。本研究拟在此基础上，重点对自组装糖蛋白颗粒与免疫系统之间的相互作用这一科学问题进行详细研究：分析多糖纳米颗粒对树突状细胞的激活及其表面受体分子；明确T细胞增殖效率及疫苗注射后的体内分布。力争通过本项目研究，在抗感染纳米疫苗研究领域内获得先发优势，为我国病原细菌防控提供新型有效的备选方案和技术储备。

在疫苗制剂研究中，蛋白质纳米颗粒既可以作为递送系统增强抗原的免疫原性，也可以作为免疫刺激佐剂激活宿主的免疫力。在前期工作中，我们设计并合成了一种能够装载病原细菌多糖抗原的新型自组装蛋白纳米颗粒。本研究按照项目计划书约定，重点针对志贺氏菌开展了多糖抗原蛋白纳米颗粒的构建，并对糖蛋白纳米颗粒的免疫机制和免疫效果进行了研究和评价。研究结果显示，我们制备的纳米多糖结合疫苗结构正确，粒径约为30nm，具有良好的稳定性。随后，我们确认了这种糖蛋白颗粒的细胞表面受体为神经节苷脂GM1；纳米疫苗在免疫后能够迅速到达淋巴结，抗原利用率明显提升；纳米疫苗能够有效刺激小鼠淋巴结中的DC细胞活化，诱导杀伤性T细胞、Tfh细胞和B细胞的增殖。小鼠免疫攻毒试验显示，纳米疫苗在无佐剂情况下，可激发小鼠产生高效价的IgG杀菌抗体；当使用5倍半数致死剂量的细菌感染小鼠时，纳米疫苗组100%存活。总之，本研究构建的新型纳米多糖结合疫苗仅需一步发酵即可完全生物合成，并且无需佐剂辅助，有望革新现有多糖结合疫苗形式和制备方法。