疫苗靶向递送可注射型水凝胶复合纳米粒双重缓释系统的构建及评价

DNA vaccine has a strong competitive advantage in the development of therapeutic vaccines for cancer, chronic infection and other major chronic diseases compared to conventional vaccines. However, the efficiency of delivery and immunostimulation is inadequate for disease therapy by current DNA delivery system.In the project, we build a thermo-sensitive fluorescent hydrogel /TAT-modified chitosan targeting nanoparticle delivery system for the controlled release of DNA vaccine. In this system, the modification of TAT and DC targeted molecular on the chitosan nanoparticles will improve the uptake and presentation of antigens.Hydrogel system will controll the local slow release of DNA vaccine in order to stimulate a stronger and sustained immune response of the body. Moreover, we can real-time monitor the effect of vaccine release by tracking the hydrogel changes in vivo by fluorescence. The study will investigate the interaction of DNA vaccine complex with the most potent antigen presenting cells (APCs) – the dendritic cells (DCs) cultured in vitro, quantify the levels of the DNA uptake, antigen production and presentation, phenotypic maturation of DCs and activation of T cells.By this study, we will reveal the interaction mechanisms between the new DNA vaccine vector and DCs in vitro and vivo, which will eventually improve in vivo efficacy of DNA-based immunotherapy. It will play an important role for the new generation of DNA vaccines targeting delivery system.

DNA疫苗相对于传统疫苗，在开发抗恶性肿瘤、抗慢性感染等重大慢性疾病的治疗性疫苗方面极具优势。本项目针对基因免疫治疗研究中DNA疫苗传输系统体内低效这一关键问题，联合发挥纳米粒及水凝胶载体的优势，提出了构建温敏型荧光水凝胶复合双功能修饰壳聚糖纳米粒子双重缓释系统的设想。在该体系中，通过TAT与DC靶向分子对壳聚糖纳米粒的修饰提高抗原的摄取及呈递；通过水凝胶体系实现疫苗的局部缓慢可控释放，更强且持久的刺激机体免疫反应；同时通过荧光跟踪水凝胶的定位及其在体变化，实时监控疫苗释放效果。研究将考察双重缓释系统对DNA疫苗的缓释效果，同时对体内DNA疫苗的摄取、DNA释放及抗原表达、提呈、DC细胞成熟、T细胞激活等关键免疫行为进行深入研究。本项目通过温敏型荧光水凝胶复合双功能修饰壳聚糖纳米粒子双重缓释系统的应用，将进一步提高疫苗的递送效率，为新一代DNA疫苗靶向递送体系的研究提供重要参考。

肿瘤免疫治疗由于其卓越的疗效和良好的临床前景已成为肿瘤领域的研究热点。随着对生物材料与免疫系统之间相互作用机制的不断深入研究，通过新材料的开发和新技术的应用来提升抗原免疫原性及调控肿瘤免疫逃逸，从而进一步提高肿瘤免疫治疗的疗效具有重要意义。在该项目的研究中，针对肿瘤疫苗体内低免疫原性这一关键问题，我们设计构建了三种疫苗体系，分别为抗原自负载纳米疫苗、基于水凝胶的刺激因子联合纳米疫苗及自负载抗原与佐剂共递送纳米疫苗，通过这些靶向持续递送体系提高疫苗的局部缓慢、可控释放，从而延长刺激机体免疫反应时效，诱导强效持久的免疫应答。研究设计了壳聚糖修饰的京尼平自交联可视化抗原纳米粒来满足高效、可视化疫苗递送的需求，并在这基础上，构建了抗原自负载抗原与佐剂共递送体系，以及利用水凝胶/纳米双重缓释体系实现了抗原和刺激因子的程序化递送。此外，我们还将水凝胶/纳米体系应用到光热联合免疫治疗及化疗联合免疫治疗的研究中，实现了治疗药物的程序化递送及对肿瘤免疫微环境的调控，最终通过不同治疗方式的协同作用，发挥了更好的抗肿瘤效果。通过荧光成像技术实现在体跟踪和疫苗释放的监控，从而进一步推动疫苗在体内与免疫系统的相互作用机制研究是该课题另一个重要成果。我们在所设计的三种疫苗体系中，都应用多光谱荧光影像技术，以非侵入、实时的方式揭示了体内抗原、佐剂的递送过程，验证了水凝胶/纳米疫苗体系及抗原/佐剂共负载体系的体内可控释放及淋巴迁移，从而不断优化疫苗设计构建模式。该项目的研究实施为构建高效的肿瘤纳米疫苗递送体系及肿瘤联合治疗策略的提供强有力理论依据和技术支撑，对提高肿瘤免疫治疗疗效具有重要意义。