mRNA疫苗的发展概况：第三部分

mRNA疫苗的发展概况：第三部分mRNA疫苗的接种和触发免疫反应的机制

　　

第三部分:mRNA疫苗接种及其触发免疫反应的机制

 

疫苗接种的位置影响诱导的免疫反应

除了疫苗成分本身，疫苗的传递方法和位置也影响其有效性(图1)。疫苗通常被注射到肌肉或皮下脂肪组织中。其他非传统的方法，如经鼻、脾内、皮内、鼻内、静脉、肿瘤等也被广泛应用。次级淋巴器官的特点是密集存在大量的免疫细胞，如APC、T细胞，为有效诱导适应性免疫反应创造了理想的场所。树突状细胞是一种高度特化的、异质性的APC亚群，它将病原体的固有性与适应性免疫的激活联系起来。

 

图1不同部位mRNA注射诱导的免疫反应

该图列出了不同方法的优缺点。一般来说，直接转染mRNA的APC并不是有效诱导免疫应答的必要前提。原则上，全身注射是可行的。直接将mRNA注射到次级淋巴组织有助于靶向抗原递送到APC，而无需DC迁移。肌肉注射和皮内注射疫苗可引发更持久的蛋白表达。此外，在一项研究中，与静脉注射相比，皮内mRNA编码的荧光素酶的半衰期增加了3倍。

 

mRNA分子一旦从LNP释放到细胞质中，就被toll样受体(TLR)如TLR3或7/8感知，维甲酸诱导基因(RIG)-I被维甲酸诱导基因(RIG)-I促进，I型干扰素(IFN)分泌到细胞外基质中。创造一个有利于Th1反应而不是Th2反应的环境。mRNA经核糖体直接翻译成多肽，经蛋白酶体系统处理，使多肽呈现在细胞表面MHC-I(类似于病毒感染)，并经翻译后修饰折叠成蛋白质。根据mRNA的设计，它可以是膜锚定或分泌。当含有该蛋白的细胞外蛋白或细胞碎片摄取该蛋白后，MHC-II上的肽呈现可能出现在APC上(图2)。

 

图2细胞摄取lnp包被mRNA疫苗的反应

 

图3 mRNA疫苗对免疫功能的影响

a)外源mRNA对先天免疫的影响。核内体中的TLR和细胞质中的RIG-I、MDA5等受体可以检测外源mRNA。dsRNA能诱导强烈的IFN1反应。来源于翻译蛋白的多肽将在蛋白酶体中加工，并显示在MHC-I和MHC-II分子上。b)外源mRNA对适应性免疫的影响。APC可以将MHC-II上的外来抗原呈递给CD4+ T细胞，并将其交叉呈递给MHC-I上的CD8+ T细胞。CD4+ T细胞为B细胞和CD8+ T细胞提供帮助。最后，抗原特异性B细胞和T细胞的克隆扩增导致靶细胞的消除。c)肿瘤免疫逃避的风险。肿瘤可以通过招募骨髓源性抑制细胞(MDSC)、调节性T细胞、M2巨噬细胞和产生免疫抑制细胞因子来创建免疫抑制微环境。例如，T细胞上耗竭标记物的上调或肿瘤细胞上抗原的丢失可以进一步促进免疫逃逸。CPI (Immune Checkpoint Inhibitor)可帮助恢复免疫监测。

 

图4、图5和图6显示了mRNA疫苗如何触发自然免疫反应。

 

图4外源mRNA触发先天性免疫反应机制

 

IVT合成的mRNA疫苗可被PRR识别(包括内体TLR3、-7、-8以及胞浆固有免疫受体RIG-I和MDA5)。T7聚合酶活性不准确产生的dsRNA被TLR8和RIG-I识别，诱导促炎细胞因子的表达，并促进2 ' -5 ' -寡聚腺苷酸合成酶/RNase L和PKR依赖的eIF2α磷酸化介导的RNA降解和翻译抑制。

 

图5 mRNA体外转录和固有免疫激活

(A) mRNA的体外转录。体外mRNA转录产物以带有抗原编码序列的DNA为模板，包含单链RNA (ssRNA)、双链RNA (dsRNA)等。ssRNA的结构通常包括5'cap、5'UTR、开放阅读框(open reading frame, ORF)区、3'UTR和poly(A) 尾结构

(B) RNA翻译和抗原提呈。mRNA通过内吞作用进入细胞质。一些mRNA与宿主细胞的核糖体结合并被成功翻译。抗原蛋白可被胞浆中的蛋白酶体降解为抗原肽，并通过主要组织相容性复合体(MHC) I途径呈递给细胞毒性T淋巴细胞(CTL);或者，它们也可以从宿主细胞中释放出来，并被DCs接收。然后，它们被降解并通过MHC-II途径呈现给辅助性T细胞和B细胞。B细胞也能识别释放的抗原蛋白

(C) Self-assisting效果。各种模式识别受体(PRR)都能在体外识别mRNA的转录产物。ssRNA可被内体固有免疫受体(如toll样受体7 (TLR7)、TLR8)识别。dsRNA可被内体固有免疫受体(如TLR3)和胞浆固有免疫受体(PKR、RIG-I、MDA5和OAS)识别。在此基础上，mRNA产物可刺激促炎细胞因子和I型干扰素(IFN)。分泌，导致抗原呈递细胞(APCs)的激活和炎症。然而，它们也能激活抗病毒酶，导致mRNA翻译停滞和mRNA降解。

图6 mRNA疫苗的先天免疫感应

树突状细胞(DC)对两种mRNA疫苗具有先天免疫。RNA传感器为黄色，抗原为红色，DC成熟因子为绿色，肽-主要组织相容性复合体(MHC)复合物为浅蓝色和红色;右上角显示了一个脂质纳米颗粒载体的例子。该图显示了主要已知RNA受体的非详尽列表，这些受体有助于鉴定双链和未修饰的单链RNA，选择未修饰的，未纯化的（a部分）和核苷修饰，快速蛋白质液相色谱（FPLC）纯化（b部分）mRNA用于说明两种形式的mRNA疫苗，有和没有已知形式的mRNA感测。虚线箭头表示抗原表达减少。名词解释：Ag，抗原；PKR，干扰素诱导的双链RNA激活蛋白激酶；MDA5，干扰素诱导的解旋酶C结构域蛋白1（也称为IFIH1）；IFN，干扰素；m1ψ，1-甲基假尿苷；OAS，2'-5'-寡腺苷酸合酶；TLR，Toll样受体。

 

图7显示了mRNA疫苗触发机体适应性免疫反应的机制。

 

图7 mRNA接种引发的适应性免疫反应

 

注射部位的局部炎症促进免疫细胞的浸润，包括中性粒细胞、单核细胞、髓样树突状细胞(MDC)和浆细胞样树突状细胞(PDC)。中性粒细胞能有效地吸收LNP，单核细胞和mdc能更有效地翻译mRNA。I型干扰素(IFN)被刺激分泌。mRNA/LNP和蛋白质抗原将扩散，细胞将迁移到疫苗引流淋巴结。抗原呈递给T细胞和抗原与B细胞的相互作用都发生在这些部位。这导致了生发中心的形成，生发中心产生驻留在骨髓中的记忆B细胞和产生抗体的浆细胞。

 

mRNA疫苗的发展概况:第一部分

mRNA疫苗的发展概况:第二部分

mRNA疫苗的发展概况:第三部分

mRNA疫苗的发展概况:第四部分

mRNA疫苗的发展概况:第五部分

 

 

(来源:互联网,仅供参考)

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