Science Advances：一种新型纳米颗粒能使疫苗更有效

一种被称为金属有机框架(MOF)的纳米颗粒可以用来运送疫苗并充当佐剂。麻省理工学院的研究人员发现，这些颗粒通过一种叫做toll样受体的细胞蛋白质激活先天免疫系统，从而引发强烈的免疫反应。

　　

许多疫苗，包括乙型肝炎和百日咳疫苗，都是由病毒或细菌蛋白质片段组成的。这些疫苗通常包括其他称为佐剂的分子，有助于增强免疫系统对蛋白质的反应。

这些佐剂大多由铝盐或其他引起非特异性免疫反应的分子组成。麻省理工学院的一组研究人员现在已经证明，一种被称为金属有机框架(MOF，metal organic framework)的纳米颗粒也可以通过称为toll样受体的细胞蛋白质激活先天免疫系统(人体抵御任何病原体的第一道防线)，从而引发强烈的免疫反应。

在一项对小鼠的研究中，研究人员发现，这种MOF可以成功地包裹并递送部分SARS-CoV-2刺突蛋白，同时，一旦MOF在细胞内被分解，它还可以作为一种佐剂。

研究人员说，虽然需要做更多的工作来使这些颗粒用作疫苗，但这项研究表明，这种类型的结构对于产生强烈的免疫反应是有用的。

麻省理工学院科赫综合癌症研究所的首席研究员、这项新研究的资深作者之一Ana Jaklenec说:“了解药物输送载体如何增强佐剂免疫反应，对设计新疫苗非常有帮助。”

麻省理工学院教授、科赫研究所成员罗伯特·兰格(Robert Langer)和贝斯以色列女执事医疗中心病毒学和疫苗研究中心主任、哈佛医学院教授丹·巴鲁克(Dan Barouch)也是该论文的资深作者，该论文今天发表在《科学进展》(Science Advances)上。

免疫激活

在这项研究中，研究人员专注于一种名为ZIF-8的MOF，它由一个锌离子与四个咪唑分子(一种有机化合物)组成的四面体单元晶格组成。之前的研究表明，ZIF-8可以显著增强免疫反应，但人们并不清楚这种颗粒是如何激活免疫系统的。

为了弄清楚这一点，麻省理工学院的研究小组创造了一种实验性疫苗，该疫苗由嵌入ZIF-8颗粒中的SARS-CoV-2受体结合蛋白(RBD)组成。这些颗粒的直径在100到200纳米之间，这样的大小可以让它们直接进入人体的淋巴结，或者通过巨噬细胞等免疫细胞进入人体。

一旦颗粒进入细胞，mof就会被分解，释放出病毒蛋白。研究人员发现，咪唑成分随后激活toll样受体(tlr)，这有助于刺激先天免疫反应。

“这一过程类似于在分子水平上建立一个秘密行动小组，将Covid-19病毒的基本成分运送到人体的免疫系统，在那里它们可以激活特定的免疫反应，以提高疫苗的效力。”

淋巴结细胞的RNA测序显示，接种了携带病毒蛋白的ZIF-8颗粒的小鼠强烈激活了TLR通路，即TLR-7，这导致更多的细胞因子和其他与炎症有关的分子产生。

接种这些颗粒的小鼠对病毒蛋白的反应比单独接种这种蛋白的小鼠强得多。

Jaklenec说:“我们不仅通过纳米颗粒以更可控的方式传递蛋白质，而且这种颗粒的组成结构也起到了佐剂的作用。”“与使用蛋白质本身接种疫苗相比，我们能够实现对Covid蛋白的非常具体的反应，并且具有剂量节约效果。”

疫苗的访问

虽然这项研究和其他研究已经证明了ZIF-8的免疫原性，但需要做更多的工作来评估颗粒的安全性和大规模生产的潜力。Jaklenec说，如果ZIF-8不被开发成一种疫苗载体，这项研究的发现应该有助于指导研究人员开发类似的纳米颗粒，这些纳米颗粒可以用来递送亚单位疫苗。

“大多数亚单位疫苗通常有两个独立的成分:抗原和佐剂，”Jaklenec说。“设计利用具有特定化学成分的纳米颗粒的新疫苗，不仅有助于抗原递送，还可以激活特定的免疫途径，这有可能提高疫苗的效力。”

研究人员说，开发针对Covid-19的亚基疫苗的一个优势是，这种疫苗通常比mRNA疫苗更容易制造，也更便宜，这可能使它们更容易在世界各地传播。

“亚单位疫苗已经存在了很长一段时间，它们的生产成本往往更低，因此可以获得更多的疫苗，特别是在大流行时期。”

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