自主装纳米粒子防龋疫苗的免疫效能及机制研究

Current anti-caries protein vaccine for inducing mucosal immune response is not particularly ideal. Moreover, anti-caries DNA vaccine has some obstacles for clinical application. Therefore, it is essential to develop effective anti-caries vaccines.This study will screen the Pac epitopes and Glu epitopes of streptococcus mutans by bioinformatics which based on the established scientific research platform. Meanwhile, by using the self-assembling function of ferritin, the S.mutans epitopes will be linked to the the N exposed area of the cage shaped ferritin. Ultimately, the new type self-assembling anti-caries nanoparticle vaccine will be constructed. In vivo studies will be performed to detect the the levels of specific antibodies in serum and saliva,the type of the immune response as well as the ability of dental caries prevention through the mucosal immunity approach. In vitro study will analyse the activation ability for CD103 positive DCs, the regulation for T cells and B cells and the influence for the local immune microenvironment of the self-assembling anti-caries particle. This study will give rise to the new strategy and method for developing specific mucosal vaccines for other infectious diseases.

现有防龋蛋白疫苗诱导的粘膜免疫反应不理想，而防龋DNA疫苗因安全性的顾虑用于临床尚存诸多障碍。因此，研发高效且安全的防龋疫苗是急待解决的问题。本研究在已建立的科研平台基础上，经生物信息学分析筛选変链菌Pac和Glu有效的抗原表位，利用铁蛋白自组装功能，将変链菌的联合多肽表位结合到铁蛋白笼型结构外表面的N端暴露区，制备新型抗原性强且安全性好的自组装纳米粒子防龋疫苗。 检测该疫苗经粘膜免疫诱导特异性抗体水平、免疫类型与强度，评价防龋保护能力。分析其对粘膜CD103阳性树突状细胞的活化，继而对T、B 细胞的功能调控，以及对局部免疫微环境的影响，系统深入地探讨新型自组装纳米粒子防龋疫苗诱导的粘膜免疫反应的可能机制。本研究将为龋病的预防提供有效手段和奠定理论基础，也为其他经粘膜感染性疾病的粘膜疫苗的研发及粘膜免疫机制的研究提供新的策略和思路。

变形链球菌是主要致龋菌之一。抗原I/II（PAc）和葡萄糖基转移酶（GTF）是协助变形链球菌粘附的两个主要毒力因子。通过合成葡聚糖，GTF在变形链球菌的牙齿表面蔗糖依赖性积累中起主要作用。变形链球菌GTF-I的催化区和葡聚糖结合区（分别为CAT和GLU）是诱导唾液免疫球蛋白A（IgA）抗体产生的主要抗原，可抑制变链菌粘附和定植。因此，这些抗原被选为免疫原用于开发防龋疫苗。许多基于DNA或蛋白质的防龋疫苗的研究结果尚未转化为临床，主要是因为它们的免疫原性较低，通过黏膜给药诱导的免疫反应不能令人满意，产生的IgA滴度不足以提供适当的防龋保护。.形成纳米颗粒的蛋白质适合抗原提呈和免疫刺激。例如，铁蛋白形成自组装的合成纳米颗粒，提高诱导流感病毒广泛中和抗体的能力。此外，铁蛋白重链（FTH）被用作抗原传递的纳米平台，以开发基于树突状细胞（DC）的疫苗。此外，某些自组装肽可作为有效的佐剂，刺激诱导有效的局部IgA抗体反应。因此，我们认为确定多功能铁蛋白笼纳米结构是否可以用于增强唾液IgA抗体的诱导，以防止龋病。.我们构建了表达质粒pET28a-GLU-FTH，并对蛋白进行表达纯化。用BALB/c小鼠评价GLU铁蛋白（GLU-FTH）纳米粒诱导GLU特异性粘膜和全身反应的能力。对Wistar大鼠鼻腔输注GLU-FTH纳米粒与单纯GLU或GLU与poly（I:C）混合液的保护作用进行比较。采用流式细胞术检测纳米粒对体外培养的树突状细胞（DCs）的吞噬和成熟作用。.实验结果表明： GLU-FTH纳米颗粒疫苗所诱导的GLU特异性抗体水平明显高于GLU或GLU与poly（I:C）混合液，并且增强了DCs的吞噬作用及其成熟。GLU-FTH纳米颗粒疫苗免疫的小鼠的龋病水平明显降低。因此，自组装GLU-FTH是一种高效的防龋疫苗，可增强鼠体内抗体的产生，抑制鼠体内变形链球菌的感染，为临床防龋提供了新的预防治疗参考。