基于功能化M13噬菌体构建仿生型时序响应的流感疫苗及其抗病毒作用研究

There is an urgent demand to develop highly effective influenza vaccines because pandemic influenza threatens human's health and economic development. CD8+ T cells are critical for clearing intracellular influenza virus, which can be inducted by modulating antigen presentation pathway of dendritic cells (DC). In this study, we propose biomimetic sequence-responsive influenza vaccines, which enhance specific CD8+ T cells response. We construct the vaccine particle by employing a M13 bacteriophage harboring hemagglutinin (HA) and nucleoprotein (NP) gene, which are coated on the surface of mesoporous silica nanoparticles (MSN) through reversible borate ester bond and electrostatic interaction. We will systematically study the preparation method, antigen presentation pathway of DC, immune protection effects, the induction of CD8+ T cells response through modulating presentation pathway by HA, and as well the targeting delivery by sequence-response in DC. This innovative strategy has the potential to provide a new phage-based vaccine platform.

流感流行严重威胁着人类健康及经济发展，发展高效的流感疫苗迫在眉睫。CD8+T淋巴细胞对于清除胞内寄生的流感病毒至关重要，调控树突状细胞（DC）抗原递呈途径有利于充分调动CD8+T淋巴细胞。本课题模拟流感病毒感染机制及DC内环境刺激，提出了仿生时序响应策略用于调控DC内递呈途径，并构建新型流感疫苗。以兼具免疫佐剂与载体功能的M13噬菌体共载流感病毒血凝素（HA）与核蛋白（NP）基因，以介孔硅为基质材料，通过可逆的硼酸酯键及静电作用组装噬菌体-介孔硅纳米疫苗。其中，HA兼具受体结合活性、溶酶体pH响应性及抗原活性，利用其溶酶体破坏功能及纳米体系的pH、还原敏感时序响应，促进DC内交叉递呈；通过研究疫苗的制备工艺、胞内过程、免疫效应及抗病毒作用，探讨仿生时序响应策略对CD8+T淋巴细胞免疫应答的诱导效应。本课题的实施将为发展新型噬菌体载体疫苗奠定基础，具有重要的科学意义与研究价值。

疫苗接种是防控和应对流感病毒的主要手段，发展安全、高效的疫苗递送系统意义重大。树突状细胞（DC）作为专职抗原呈递细胞，实现DC溶酶体逃逸及MHC-I类分子抗原递呈，对于诱导CD8+T淋巴细胞免疫应答至关重要。M13噬菌体是兼具免疫增强和载体递送的双功能病毒基材料，锰离子（Mn2+）是一种新型的免疫佐剂。本课题以激活并调控DC内疫苗递送途径为主要手段，以诱导特异性CD8+ T淋巴细胞免疫应答为核心思想，通过基因编辑技术，将真核表达元件控制的流感病毒血凝素（HA）基因载入M13噬菌体，进一步合成二氧化锰（MnO2）纳米粒并对噬菌体进行修饰，从而获得了可以在真核细胞中表达抗原的杂化疫苗递送系统。本课题已系统研究了噬菌体构建、疫苗体系的制备工艺、细胞摄取、细胞内分布、体内外免疫激活效应、攻毒保护作用及体内安全性。结果表明，该疫苗体系具有pH响应性释放Mn2+的功能，可以通过“质子海绵”效应促进疫苗溶酶体逃逸，释放的Mn2+通过激活cGAS/STING信号通路与噬菌体协同提升DC活化水平。体内免疫能够诱导高效的CD4+T细胞免疫反应、CD8+T细胞免疫反应以及体液免疫反应，对于细胞内、外的流感病毒都具有高效的清除作用，并体现出致死剂量下100%的疫苗保护效力。此外，体内安全性评价未见潜在毒性。因此，该疫苗系统有望为流感病毒的预防提供契机与希望，并进一步为发展新型疫苗递送系统提供理论依据与数据支持。本课题基本完成了设定工作，顺利达成预期目标。