高盐-氢氧化铝复合佐剂诱导特异性细胞免疫反应的机制研究

Aluminum hydroxide is the earliest adjuvant approved for clinical use and can significantly induce humoral immunity. Nevertheless, it needs to be used in combination with other adjuvants for the weak stimulation of cellular immune response. However, most novel adjuvants during the clinical trial have some disadvantages, such as high preparation cost, complex techniques/ingredients, and unclear safety. And multiple studies have shown that high salt has a regulatory effect on immune cells. Therefore in our previous study, we invented a high salt formulation of Al(OH)3 adjuvant (3.6% NaCl) significantly enhanced the antigen-specific cellular immune response, and this effect is attributed to the promotion of maturation and cross antigen presentation of DC by high salt. Based on the previous research, this project will continue to further study the molecular biology mechanism by which high salt activated DC, especially the effect of high salt on type I interferon, including the expression of IFNA, IFNB and interferon-stimulation related genes (ISGs) and the P38-ATF2 signaling pathway. Finally, we will validate the above mechanism study by using the IFNAR-/- mouse disease models (infectious diseases and tumors). This study will provide the new theoretical basis and research design for the development of clinical used novel immune adjuvants with low cost, simple preparation, and high safety.

氢氧化铝是最早被批准用于临床的佐剂，能显著诱导体液免疫，但不能激发特异性细胞免疫，需与其他佐剂联用。临床试验阶段的新型免疫佐剂如CpG、QS21等存在制备成本高、工艺繁琐、安全性低等缺点。多项研究表明高盐对免疫细胞有调节作用，申请人前期据此发明了一种能显著诱导特异性细胞免疫反应的新型高盐-氢氧化铝复合佐剂，初步机制研究表明高盐能促进树突状细胞（DC）的成熟和交叉抗原递呈。基于前期研究结果，本项目拟深入研究高盐活化DC引起特异性细胞免疫反应的相关分子机制，特别是高盐对I型干扰素的作用，包括对IFNA、IFNB和干扰素刺激相关基因（ISGs）的表达以及P38-ATF2信号通路的影响等，并利用干扰素受体（IFNAR）基因敲除小鼠在动物疾病模型（传染性疾病和肿瘤）中验证该作用机制。本研究将为临床上开发成本低廉、制备简便、安全性高的新一代免疫佐剂提供理论依据和新的研究思路。

项目背景：.氢氧化铝是最早被批准用于临床的佐剂，能显著诱导体液免疫，但不能激发特异性细胞免疫，需与其他佐剂联用。临床试验阶段的新型免疫佐剂如CpG、QS21等存在制备成本高、工艺繁琐、安全性低等缺点。多项研究表明高盐对免疫细胞有调节作用，申请人前期据此发明了一种能显著诱导特异性细胞免疫反应的新型高盐-氢氧化铝复合佐剂，初步机制研究表明高盐能促进树突状细胞（DC）的成熟和交叉抗原递呈。本项目将在前期研究基础上，深入研究高盐活化DCs引起特异性细胞免疫反应的有效因素及分子机制，并进一步体内验证。.主要研究内容：.1. 新型高盐-氢氧化铝-抗原疫苗复合物配比及制备工艺的优化。.2. 高盐佐剂活化DC诱导特异性细胞免疫反应的机制研究。.（1）高盐对DC中I型干扰素和ISGs表达的影响；.（2）高盐活化DC的有效因素研究；.（3）高盐诱导DC中I型干扰素表达的信号通路研究。.3. 新型高盐-氢氧化铝-抗原疫苗复合物对传染性疾病或者肿瘤的预防作用。.重要结果和关键数据.1. 优化后的疫苗复合物可以诱导更强的特异性细胞免疫。.2. 高盐可以在体外显著诱导IFNB1和ISGs的表达，而对IFNA无影响。高盐需要通过IFNb及其受体IFNAR1来诱导ISGs相关基因的表达。此外，高盐还能增强Poly(I:C)的诱导作用。 .3. 高盐中促进DC成熟和ISGs表达的有效因素是钠离子，而氯离子和单纯渗透压的升高都是非必需的。.4. P38-ATF2/AP1信号通路介导了高盐对DC中I型干扰素和ISGs的诱导。.5. 敲除IFNAR1可以阻断优化后高盐-氢氧化铝疫苗复合物的抗肿瘤效果。.6. 优化后的高盐-氢氧化铝复合佐剂显著增加免疫后血清中的抗RBD的总IgG和中和抗体。.科学意义.1. 具有重要科学研究意义，为临床上开发高效新型疫苗佐剂的研发提供有力的理论依据和新的研究思路与方向。.2. 具有良好的应用前景，全球疫苗市场还需要开发更加有效的针对新冠和肿瘤等相关疾病的疫苗产品。