DNA纳米技术催生新型合成疫苗

　　

生物通报道：为了寻找更安全有效的疫苗，亚利桑那州立大学的科学家利用DNA纳米技术开发了一类全新的合成疫苗，展示了这一技术的广阔前景。这一类新合成疫苗能够通过自组装的三维DNA纳米结构进行安全有效的运输，文章发表在Nano Letters杂志上。

研究人员指出，疫苗在有效提高公共健康水平中发挥了极大的作用，疫苗研发主要是通过基因工程将免疫系统刺激蛋白装配成类病毒颗粒VLP，来模拟天然病毒的结构同时减少致病的病毒遗传物质。

DNA纳米技术可以将生命大分子装配成为2D和3D形态，其优势在于DNA纳米技术作为一个能编程的系统，可以精确模拟机体内天然分子的活性。研究人员给一些不同大小和形状的DNA纳米结构连上相应分子，来检测这种疫苗复合体是否能引发免疫应答。得益于仿生技术，这些疫苗复合物在大小和形态上与天然病毒性颗粒非常相似。

为了验证这一技术，研究人员分别在金字塔形和分支形DNA结构上连接免疫刺激蛋白链霉亲和素STV以及促免疫应答成分（佐剂CpG oligo-deoxynucletides）来合成疫苗复合体。

首先，研究人员在这一纳米结构上连接了一个发光分子，发现疫苗复合体在细胞内相应部分稳定存在了几个小时，这么长的时间足以调动免疫系统的级联效应。

随后研究人员在小鼠中，尝试将该疫苗运送到起始有效免疫应答的第一批响应细胞，抗原递呈细胞（包括巨噬细胞、树突状细胞核B细胞）。疫苗进入这些细胞后，会被处理并在细胞表面“呈现”给触发保护性免疫应答的核心白细胞，T细胞。T细胞辅助B细胞针对目标抗原生产抗体。

研究人员分别给小鼠注射了：1）完整的疫苗复合体；2）STV（抗原）；3）混有STV的CpG（佐剂）。在注射70天后，研究人员发现，接种完整疫苗复合体小鼠的免疫应答比注射混有STV的CpG佐剂的小鼠强9倍。其中金字塔形纳米结构引发的免疫应答最强。疫苗复合体的引起的免疫应答不仅特异强，也很安全有效，研究显示单独注射DNA运输平台没有触发免疫应答。

研究人员指出，这一平台还可被用于研发需要多重成分的疫苗，尽管他们的技术还有待进一步优化，它依然具有广阔的应用前景。

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

A DNA Nanostructure Platform for Directed Assembly of Synthetic Vaccines

Safe and effective vaccines offer the best intervention for disease control. One strategy to maximize vaccine immunogenicity without compromising safety is to rationally design molecular complexes that mimic the natural structure of immunogenic microbes but without the disease-causing components. Here we use highly programmable DNA nanostructures as platforms to assemble a model antigen and CpG adjuvants together into nanoscale complexes with precise control of the valency and spatial arrangement of each element. Our results from immunized mice show that compared to a mixture of antigen and CpG molecules, the assembled antigen-adjuvant-DNA complexes induce strong and long-lasting antibody responses against the antigen without stimulating a reaction to the DNA nanostructure itself. This result demonstrates the potential of DNA nanostructures to serve as general platforms for the rational design and construction of a variety of vaccines.