客户发表文献精选:新型配方mRNA疫苗可靶向树突状细胞并减少副作用,LNP-mRNA的应用(肿瘤疫苗)

沈阳药科大学药学院的邓意辉教授团队于2023年11月在《Journal of Controlled Release》发表了题为“Simultaneous dendritic cells targeting and effective endosomal escape enhance sialic acid-modified mRNA vaccine efficacy and reduce side effects”的文章。

邓意辉教授团队在常规LNP配方基础上,使用了一种唾液酸修饰的胆固醇衍生物及可断裂PEG脂质替代常规配方钟的胆固醇和PEG脂质,使用微流控的方式合成了LNP-mRNA肿瘤疫苗。该疫苗不仅能靶向树突状细胞(Dendritic cells,DCs),并且其中的mRNA能够在DCs中实现快速内体逃逸。该疫苗显著增加了mRNA编码的抗原蛋白在DCs中的表达,提升疫苗效果,并减轻了mRNA疫苗副作用。

合成粒径小而均一的LNP

作者首先制备了一系列的mRNA-LNP。通过优化氮磷比(N/P)、配方等,其获得了粒径小而均一的LNP-mRNA脂质纳米颗粒(图1)。

不同氮磷比下LNP的特征
SA-Pchs配方合成的LNP冷冻电镜图,Scale bar = 100 nm
不同配方下LNP的特征

图1:不同合成条件与配方下LNP的特征。A::不同氮磷比下LNP的特征;B:不同配方下LNP的特征;C: SA-Pchs配方合成的LNP冷冻电镜图,Scale bar = 100 nm。

优化后的配方具有高DC细胞转染率及高内体逃逸率

唾液酸修饰的疫苗(SA-)可通过结合DCs表达的唾液酸免疫球蛋白样凝集素-1 (Siglec-1)来靶向DCs。可裂解的mPEG2000-cholestrol hemisuccinate (Pchs)取代了常规mRNA疫苗中的mPEG2000-DMG,可减轻反复注射导致疫苗效力下降和毒副作用增加的风险。PEG的断裂还能促进SA的充分暴露,进一步提高DCs靶向效率。

FluidicLab应用专家也对这些LNP的产物进行了一系列的细胞实验。结果发现SA-Pchs-LNPs配方有着较高的DC细胞转染效率(图2. A),并且能够快速,高效地从内体逃逸(图2. B)。

SA-Pchs-LNP含有包裹EGFP的mRNA对DC2.4细胞进行转染24小时后的图像。细胞核由DAPI标记(蓝色)
客户发表文献精选:新型配方mRNA疫苗可靶向树突状细胞并减少副作用,LNP-mRNA的应用(肿瘤疫苗)插图4

图2. A:SA-Pchs-LNP含有包裹EGFP的mRNA对DC2.4细胞进行转染24小时后的图像。细胞核由DAPI标记(蓝色);B:装载有mRNA的SA-Pchs-LNPs的逃逸效率图像。LNP由DiD标记(红色),溶酶体由LysoTracker®标记 (绿色)。

优化后的配方对小鼠具有高转染效率,且能够靶向于脾脏中的DC细胞

动物实验则验证了该配方能够高效率地转染小鼠(图3. A)。传统配方一般有较强的肝脏靶向性,而SA-Pchs-LNP则表现出了更强的脾脏靶向性(图3. B)。同时,对于脾脏的免疫荧光图片显示LNP转染的EGFP靶向地富集于脾脏中的DC细胞(图3. C)。

SA-Pchs-LNPs包裹firefly Luciferase转染小鼠后的体内和离体生物发光图像
脾脏和肝脏表达比例
SA-Pchs-LNPs包裹EGFP后的脾脏免疫荧光染色,CD11c为DC细胞的标志(黄色)。PALS :periarterial lymphoid,MZ:marginal zone

图3. SA-Pchs-LNPs包裹firefly Luciferase或EGFP的mRNA进行的动物转染实验。A:SA-Pchs-LNPs包裹firefly Luciferase转染小鼠后的体内和离体生物发光图像;B:脾脏和肝脏表达比例;C:SA-Pchs-LNPs包裹EGFP后的脾脏免疫荧光染色,CD11c为DC细胞的标志(黄色)。PALS :periarterial lymphoid,MZ:marginal zone。

在对LNP基础特征,转染/内体逃逸率及靶向性做出研究后,作者又对该配方包裹的mRNA肿瘤疫苗进行了一系列的研究。作者发现该LNP配方的肿瘤疫苗能够特异性靶向DC细胞,令其表达相关抗原,引起机体免疫反应,使得小鼠肿瘤消退。与此同时也有着更低的副作用。

总之,作者首次应用SA-及Pchs于肿瘤疫苗;所制备的LNP-mRNA肿瘤疫苗兼具DCs靶向性和高效的内体逃逸;能够提高抗肿瘤效果,降低毒副作用。


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文章信息:

Tang X, Zhang J, Sui D, Yang Q, Wang T, Xu Z, Li X, Gao X, Yan X, Liu X, Song Y, Deng Y. Simultaneous dendritic cells targeting and effective endosomal escape enhance sialic acid-modified mRNA vaccine efficacy and reduce side effects. J Control Release. 2023 Dec; 364:529-545.

附注:该研究中合成LNP的设备和芯片均由上海澎赞生物科技有限公司研发制造。

FluidicLab(上海澎赞生物科技有限公司旗下微流控品牌)成立于2015年,公司致力于微流控芯片、试剂等产品的研发、生产、销售及应用技术服务。公司现有LNP合成仪S1-L、智能LNP合成仪S1等实验规模设备、LNP中式生产设备等产品可供选择。拥有自己的研发实验室,提供LNP合成配套试剂,也能提供高质量的LNP合成服务。欢迎与我们一起探讨交流。

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