纳米硅佐剂对猪传染性胃肠炎灭活疫苗触发树突状细胞免疫应答的作用机制

Adjuvant has an important role for inducing and enhancing the immune response of vaccine. Currently the oil emulsion adjuvant and aluminum adjuvant are more widely used in veterinary vaccines, but there are some shortcomings, such as great stressing responses and strong side effects. So development of a new safety, effective adjuvant becomes the hot spots. In our previous researches, we has developed a nano silicon transmissible gastroenteritis (TGE) inactivated vaccine, and the results of the study found that nano silicon adjuvanted TGE inactivated vaccine could induce IgG, IgA, T cellular immune response obviously and cause higher expression of Toll-like receptors in mice. However, the exactly mechanism is not clear. This proposal, on the basis of our previous researches, will investigate the mechanism of nano silicon adjuvant enhancing TGE inactivated vaccine to dendritic cells during eliciting the innate immunity. The aim of this research is to clarify the influence of nano silicon TGE inactivated vaccine enhancing the antigen uptake of dendritic cells, changing of dendritic cell phenotype and function, and in-depth study of targeting molecular of toll like receptors on dendritic cell. The aim is to reveal the molecular mechanism of nano silicon TGE inactivated vaccine on dendritic cell immune response, and provides theoretical basis for the development of efficient, new safety vaccine adjuvant.

佐剂对于疫苗免疫应答的产生和增强具有重要作用，目前使用较广泛的油乳佐剂和铝佐剂存在应激反应大、毒副作用强等缺点，急需开发安全、有效的新型佐剂。课题组前期研制了纳米硅佐剂猪传染性胃肠炎灭活疫苗，免疫小鼠后诱导较强IgG、IgA和T细胞免疫应答，刺激小鼠Toll样受体表达上调，但对其免疫增强机制尚不清楚。本项目拟在前期研究基础上，以纳米硅佐剂增强猪传染性胃肠炎灭活疫苗免疫应答的分子机制为研究主体，开展纳米硅佐剂对树突状细胞摄取猪传染性胃肠炎灭活疫苗抗原影响的研究，探讨纳米硅佐剂猪传染性胃肠炎灭活疫苗对树突状细胞表型、功能的影响，鉴定其在树突状细胞表面天然免疫识别受体Toll样受体的分子作用靶点，阐明纳米硅佐剂猪传染性胃肠炎灭活疫苗对树突状细胞的作用机制，进而阐明纳米硅佐剂增强猪传染性胃肠炎灭活疫苗免疫效果的分子机制，为开发高效、安全的新型疫苗佐剂提供理论依据。

猪传染性胃肠炎（transmissible gastroenteritis, TGE）是由猪传染性胃肠炎病毒（Transmissible Gastroenteritis Virus, TGEV）引起猪的一种高度接触性消化道传染病，对我国养猪业造成严重危害。目前使用的 TGE 弱毒疫苗免疫效果较好，但存在免疫安全性问题；而使用常规油乳剂制备的 TGE 灭活疫苗免疫效果并不理想，常出现免疫效果不稳定，佐剂存在应激反应大、毒副作用强等缺点，急需开发安全、有效的新型佐剂。由于硅低毒、无免疫原性、无副作用，在体内分解产物为无毒硅酸，通过肾脏排出体外，可安全用于人和动物体内，已经成为一种新型的疫苗佐剂。纳米硅具有表面效应、体积效应、量子效应，是树突状细胞（Dendritic cells, DCs）首选的吞噬目标，非常适合作为疫苗佐剂进而调节机体免疫应答反应。 . 本研究制备了纳米硅佐剂TGE灭活疫苗，免疫小鼠后，发现该疫苗可诱导小鼠炎性反应，促进IL-6、TNF-α和IFN-γ等细胞因子的表达；可诱导小鼠产生特异性体液免疫和粘膜免疫应答，产生较高水平的IgG和IgA；通过检测CD3+、CD4+、CD8+ T淋巴细胞比率，发现该疫苗可诱导小鼠细胞免疫应答反应。此外，采用基因芯片技术与生物信息学分析，发现纳米硅佐剂TGE灭活疫苗活化多种信号通路，并进一步证实其激活了Toll样受体信号通路。为进一步探讨TGE 灭活疫苗增强免疫应答的分子机制，体外分离培养猪外周血DC，经纳米硅TGE灭活疫苗作用后，首先证实了纳米硅被DCs有效地摄取于细胞内；通过流式细胞术检测了DC表面分子MHCII和共刺激分子CD80的表达，表明纳米硅TGE灭活疫苗促进了DC的成熟；此外，纳米硅佐剂TGE灭活疫苗促进DC TLR3、TLR5、TLR7、TLR9、TLR10表达；增强DC相关细胞因子IFN-α、IL- 1β、IL-6、IL-12、TNF-α、细胞因子受体CCR 7表达水平，显著影响了DC的表型和功能，为更好地了解其免疫增强机制提供参考。相关研究成果发表在Nanomedicine，Viruses，Virology Journal 等SCI期刊。