刚发完NBE！两院院士，哈佛大学David J. Mooney教授再发《AFM》！

　　传统的推注疫苗通常无法维持强大的适应性免疫反应，需要多次加强注射才能获得最佳效果，并且很难控制产生的与特定疾病效应功能相关的抗体亚型。基于生物材料的疫苗能够以模仿抗原感染或模仿多次注射的方式来控制释放抗原和佐剂，并提供一个可调节的平台来影响免疫反应的表型。聚合物制剂，特别是聚(丙交酯-糖醇内酯)(PLG)，由于其生物相容性、广泛的安全临床应用历史和释放可控性，已有很多研究。聚合物支架疫苗既能以受控的方式释放生物分子，又能为免疫细胞招募和培养提供生态位。因此，支架疫苗可作为一个强大和通用的平台，诱导针对多种目标抗原的抗体反应。

　　哈佛大学的David J. Mooney与Luo Gu团队制备了三种基于支架的疫苗，并比较了它们针对模型抗原GnRH诱导抗体反应的能力。支架由PLG、介孔二氧化硅棒（MSR）和海藻酸盐冷冻剂制成，在单次注射免疫的情况下，诱导对模型肽抗原——促性腺激素释放激素的强的、长期的抗体反应。与丸剂疫苗相比，PLG疫苗能延长生发中心（GC）的形成和T卵泡辅助细胞的应答、改变佐剂(胞嘧啶-鸟苷寡脱氧核苷酸，CpG)的呈现和释放，以及改变产生的IgG亚类。此外，PLG疫苗对疾病相关抗原HER2肽和致病性大肠杆菌产生强烈的体液反应，比常规的大剂量疫苗更有效地保护小鼠免受大肠杆菌的侵袭。因此，基于支架的疫苗可能使针对疾病的有效、持久和多用途的体液免疫反应成为可能。该研究以题为“Scaffold Vaccines for Generating Robust and Tunable Antibody Responses”发表在最新一期的《Advanced Functional Materials》上。

　　【支架疫苗诱导体液免疫反应】

　　为了评估针对同一肽抗原的不同支架疫苗是否能诱导强烈的抗体反应，制备了多孔PLG支架、MSR和藻酸盐低温凝胶疫苗，并接种C57BL/6小鼠。三种支架疫苗均含有相同数量的模型抗原GnRH-卵白蛋白结合物(OVA-GnRH)。所有三种支架疫苗都产生了强大的抗GnRH IgG1滴度，单次接种持续一年以上；而包含相同数量的抗原等物质的没有生物材料支架的可溶性丸疫苗与PLG疫苗诱导的IgG1应答显著降低。尽管这三种类型的支架是基于不同的材料，但在14个月的研究中，他们的抗GnRH IgG1抗体水平相当。相比之下，MSR和低温凝胶疫苗诱导了抗GnRH的IgG2c抗体，而这种配方的PLG和丸剂疫苗导致抗GnRH IgG2c抗体滴度较低。

　　图1：PLG疫苗的体液免疫反应表征

　　【PLG疫苗引起持久的生发中心和Tfh反应】

　　阳离子聚合物聚乙烯亚胺(PEI)可以控制带负电荷的佐剂的释放。为了研究不同疫苗配方之间抗体反应差异的潜在机制，C57BL/6小鼠被植入含有OVA-GnRH、粒细胞-巨噬细胞克隆刺激因子（GM-CSF）、游离CpG或PEI-condensed CpG的PLG支架，或注射可溶性的大剂量疫苗。到6周时，只在植入PLG支架的小鼠中观察到GC活性，在游离CpG PLG组中最显著。对表达GL7 +花生凝集素(PNA)的B细胞数量的分析显示，只有在PLG条件下，B细胞数量才会增加。两种PLG疫苗组CXCR5 +PD-1 + T fh细胞数量在两周内增加。值得注意的是，只有游离CpG-PLG疫苗在免疫后3周内保持了这种反应。

　　【PLG配方可能倾向于Th1型免疫反应】

　　为了确定游离CpG PLG疫苗观察到的IgG2c滴度升高是否与Th1型反应升高有关，确定了疫苗部位和引流淋巴结的细胞因子水平。含有PEI-CpG的PLG疫苗与含有游离CpG的PLG相比，Th2型细胞因子浓度升高。PEI-CpG的PLG疫苗在早期诱导了IL-5的强烈反应，随着时间的推移，IL-10的反应逐渐减弱，IL-10在6周内显著高于游离CpG疫苗组。收集这些小鼠的淋巴结（LNs）和脾脏，与单独使用PEI的PLG疫苗相比，含有游离CpG的PLG疫苗诱导的Th1型CD4+ T细胞应答更强。这些数据表明，游离CpG PLG疫苗的IgG2c反应是由于CpG快速释放导致疫苗部位Th2型细胞因子减少，导致对疫苗抗原的全身Th1型免疫。

　　图2：游离CpG-PLG疫苗促进免疫表征

　　【游离CpG PLG疫苗改善体液反应】

　　接下来评估了PLG疫苗对HER2 +癌症产生体液反应的能力。不同CpG配方不会改变PLG疫苗中MVF-HER2的含量，两种PLG疫苗在BALB/c小鼠中均诱导了强的抗HER2 IgG1效价。与C57BL/6 OVA-GnRH模型中先前的IgG2c结果一致，游离CpG PLG疫苗相比PEI-CpG制剂提高了抗HER2 IgG2a的滴度。检测了它们结合表达HER2受体的癌细胞的能力，免疫小鼠的血清抗体与HER2+(TUBO)细胞的结合比HER2−(4T1)细胞的结合更强，并且在研究的所有时间点，使用游离PLG CpG疫苗的小鼠显示血清与HER2 +细胞的结合增强。

　　图3：游离CpG-PLG疫苗对传染病预防的表征

　　【小结】

　　综上所述，本研究突出了生物材料支架疫苗在产生强大的体液免疫方面的优势。通过简单地调节支架疫苗佐剂的释放来调节抗体亚类的能力，可能实现对体液免疫反应的更精确控制。此外，探索替代佐剂及其控释机制可能会扩大支架疫苗的抗体亚类可调性。更好地理解疫苗佐剂呈现和释放对人类免疫反应的影响将有助于这一策略的转化，并为其应用提供相关的治疗背景。PLG疫苗能够产生针对各种类型抗原的强大体液反应，这表明生物材料支架疫苗具有潜在的广泛用途。

　　来源：高分子科学前沿

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