膜脂质相分离在生物纳米疫苗诱导树突状细胞活化中的作用及机制研究

Phase separation is a biophysical process that induce cell structural and functional partition. Formation of lipid raft based on membrane lipid separation participate in multiple cell processes. Modulation of lipid phase separation could be a novel route that modulate cell functions. Our team invented a Qβ VLP-based nanoparticle (NP) vaccine, showing brilliant immunogenicity. Previous studies showed that the Qβ NP vaccine dendritic cell activation is dependent on raft integrity, confocal colocalization and single molecule force spectropy both confirm a tighter affinity between NP vaccine and lipid raft. Due to the size and surface effects of NP vaccine, we propose a hypothesis that NP vaccines could activate DCs through modulating membrane lipid phase separation and raft formation. In this research, we will use live cell imaging and data analysis as well as molecular biological techniques to clarify processes and mechanisms of NP vaccine mediated lipid phase separation and cell activation. This study aims to provide theoretic basis for bio-NP immunological effects and inspired new thinking about NP vaccine design.

相分离是指细胞从混相状态发展为具有结构和功能分区的生物物理过程，膜脂相分离产生的脂筏参与多种细胞行为，调节脂质相分离，可能成为调控细胞功能的新途径。本课题组研发Qβ病毒样颗粒为载体的生物纳米载体降压疫苗，具备优异的免疫原性。前期研究结果显示纳米载体疫苗诱导树突状细胞功能活化依赖于保持分相状态的完整膜脂筏，而荧光和单分子力谱技术均证实纳米载体疫苗与膜脂筏间存在更强的亲和力。基于纳米载体疫苗的空间尺寸和表面效应，我们推测纳米疫苗可能直接调节膜脂相分离，通过膜脂筏功能区调节细胞活化。本课题拟通过成像技术及数据分析，于微纳尺度下观察并探讨探明纳米疫苗对膜脂质相分离介导细胞活化的调节过程和机制，为纳米载体疫苗快速启动免疫应答提供理论依据，为纳米结构疫苗的设计提供新思路。

脂质相分离是细胞膜发生结构和功能分区的生理过程，因相分离生成的膜脂筏参与多种细胞行为，可能成为调控细胞功能的新途径。本课题组研发以Qβ病毒样纳米颗粒为载体的生物纳米降压疫苗ATR-NP，前期研究结果显示纳米载体疫苗诱导树突状细胞功能活化依赖于保持分相状态的完整膜脂筏，而荧光和单分子力谱技术均证实ATR-NP疫苗与膜脂筏间存在更强的亲和力。基于纳米载体疫苗的空间尺寸和表面效应，我们推测纳米疫苗可能直接调节膜脂相分离，通过膜脂筏功能区调节细胞活化。本课题通过成像技术及分析、分子生物学研究等，于微纳尺度下观察并探讨探明纳米疫苗对膜脂质相分离介导细胞活化的调节过程和机制。结果显示：纳米颗粒疫苗ATR-NP与脂筏间存在高亲和力，通过构建物理模型分析，两者间的界面效应是通过纳米颗粒诱导的膜曲率改变促进脂筏相分离和脂筏聚集。脂筏聚集扩大伴随脂筏扩散速率减慢，便于信号转导分子非受体酪氨酸激酶(Src)在脂筏中聚集。这种异质性蛋白分区预示着功能区域集中化，用于更强的信号转导。本研究发现纳米载体疫苗诱导膜脂质相分离促进脂筏形成和相分离脂筏调节 DC 活化的机制，为纳米载体疫苗快速启动免疫应答提供理论依据，为纳米结构疫苗的设计提供新思路。