疫苗前沿 | 河南大学AFM：开发仿生纳米疫苗，三次接种实现长期免疫保护

背景介绍

胶质母细胞瘤（GBM）是最常见、最致命的原发性脑肿瘤，患者预后极差。癌症疫苗通过激活或扩增肿瘤特异性T细胞来刺激免疫系统攻击肿瘤，是一种极具潜力的预防策略。然而，现有疫苗（mRNA疫苗、DNA疫苗、多肽疫苗）面临抗原递送效率低、易降解、生产成本高、安全性顾虑（如DNA整合风险）等诸多挑战。尽管已有超过20种GBM疫苗进入临床试验，但至今无一获批。如何开发安全、高效、经济的肿瘤疫苗仍是亟待解决的难题。

研究思路

针对上述挑战，河南大学邹艳教授与师冰洋教授团队开发了一种新型仿生纳米疫苗DEX/GM。该疫苗将DC2.4树突状细胞来源的外泌体（DEX）与GL261胶质母细胞瘤细胞膜（GM）融合，形成核-壳结构纳米颗粒。DEX核心继承了亲代DC的MHC-I/II复合物和共刺激分子（如CD86），可直接激活CD8⁺和CD4⁺ T细胞；GM外壳携带完整的肿瘤抗原库（包括肿瘤相关抗原和新抗原），拓宽了免疫识别谱。通过替换传统疫苗中可能携带致癌核酸的肿瘤外泌体核心为DEX，该疫苗在保留肿瘤膜抗原的同时消除了遗传风险。经优化的三次接种方案（第-21、-14、-7天皮内注射）后，DEX/GM显著诱导了细胞因子表达，激活了细胞毒性T细胞、成熟树突状细胞和记忆T细胞。在颅内注射GL261-luc GBM细胞的三次连续挑战中（肿瘤细胞剂量逐次递增），所有接种DEX/GM的小鼠均存活超过150天，实现了100%的长期保护。相关内容以“Biomimetic Nanovaccine Integrating Dendritic Cell Exosomes with Tumor Cell Membranes for Sustained Prophylaxis Against Glioblastoma”为题，发表在Advanced Functional Materials！

图片解析

图1. DEX/GM杂合疫苗的作用机制示意图：皮内注射后，DEX/GM被抗原呈递细胞摄取，促进抗原呈递，产生记忆T细胞、CD4⁺和CD8⁺ T细胞，诱导IL-6、IFN-γ和TNF-α等细胞因子分泌，最终建立持久的抗肿瘤免疫。

图2. DEX/GM杂合纳米疫苗的制备与表征：(a) DEX/GM结构示意图。(b) DEX的蛋白质组学分析。(c) 荧光标记策略：DC2.4细胞转染RFP（红色），GL261细胞转染GFP（绿色）。(d) CLSM显示DEX-RFP和GM-GFP共定位，黄色信号证实成功融合。(e) 共定位分析，Pearson相关系数0.93。(f) Western blot检测到外泌体标志物（TSG101、CD63）和膜标志物（ATPase），证实杂合结构。(g-h) 细胞摄取实验显示DEX/GM与DEX单独具有相似的摄取效率。(i) 3D DC2.4细胞球模型示意图。(j-k) 穿透深度分析显示DEX/GM在细胞球中的穿透能力与DEX相当。

图3. DEX/GM的巨噬细胞极化、DC成熟和淋巴结靶向：(a) DEX/GM将IL-4诱导的M2型巨噬细胞极化为M1型。(b-c) DEX/GM显著促进DC2.4细胞成熟，CD86⁺和CD80⁺表达升高。(d-f) ELISA显示DEX/GM处理DC2.4细胞后，IFN-γ、TNF-α升高，IL-10降低。(g-h) 小鼠皮内注射DEX^Cy5/GM后4小时，淋巴结中荧光强度显著，证实淋巴结靶向能力。(i) 疫苗接种剂量优化。(j-k) 流式细胞术显示三次接种方案（3 doses）诱导的效应记忆T细胞（CD62L⁻CD44⁺）和中央记忆T细胞（CD62L⁺CD44⁺）比例最高。(l) 三次接种后血清IL-10水平最低。

图4. DEX/GM疫苗在GL261-luc GBM模型中诱导长期抗肿瘤免疫：(a) 预防方案时间线（第-21、-14、-7天接种，第0天首次肿瘤挑战）。(b) 活体生物发光成像。(c-e) 个体肿瘤生长曲线：PBS组肿瘤快速进展，DEX组6/10小鼠肿瘤信号不可检测，DEX/GM组10/10小鼠肿瘤完全消退。(f-g) 第二次挑战（1.5×10⁵细胞/只）：PBS对照组20天内100%死亡，DEX/GM组100%存活至91天。(h-i) 第三次挑战（3.0×10⁵细胞/只）：PBS对照组中位生存期仅13天，DEX/GM组持续无肿瘤状态。(j-k) 体重变化和生存曲线：DEX/GM组所有小鼠存活超过150天。

图5. DEX/GM疫苗体内激活免疫系统：(a) 免疫检测时间线。(b-c) 流式细胞术显示DEX/GM组第7天和第20天外周血和脾脏中CD4⁺和CD8⁺ T细胞比例显著升高，记忆T细胞比例从41.7%升至54.1%。(d) 第三次挑战后115天脾脏转录组和血清细胞因子分析时间线。(e-j) ELISA显示DEX/GM组IFN-γ升高58.5%、TNF-α升高20.3%、IL-6升高35.6%，IL-10降低24.8%，IgG升高14.4%，IgD升高81.6%。(k) 脾脏转录组热图显示先天免疫激活和抗原呈递相关基因（Ctsc、Iglnv5-2、Trim10、Isg15、Ifit1、Isg20等）显著上调。

图6. DEX/GM疫苗在PTEN缺陷免疫抑制CT2A-luc GBM模型中的预防效果：(a) 实验时间线。(b-c) 生物发光成像和定量分析：PBS组17天内信号增长172倍，DEX组增长68倍，DEX/GM组仅增长38倍。(d) 体重变化：PBS和DEX组体重显著下降，DEX/GM组无显著变化。(e) 生存曲线：PBS组中位生存期23天，DEX组29天，DEX/GM组40天。(f-g) 流式细胞术显示DEX/GM组外周血和脾脏中CD4⁺和CD8⁺ T细胞比例最高。(h-k) 脾脏中效应记忆T细胞和中央记忆T细胞比例达61.8%，为PBS组的4.3倍。(l-n) 脾脏免疫组化和定量分析证实DEX/GM组CD4⁺和CD8⁺ T细胞浸润密度最高。

图7. DEX/GM在治疗性GL261-luc GBM模型中的疗效：(a) 治疗时间线（第6天开始给药，每2天一次，共5次）。(b-c) 生物发光成像和定量：DEX/GM组肿瘤信号显著低于DEX和GM单药组。(d) 生存曲线：PBS组中位生存期13天，DEX/GM组22天观察期内100%存活。(e-g) ELISA显示DEX/GM组TNF-α、IFN-γ、IL-6显著升高。(h-s) 流式细胞术显示DEX/GM组外周血、脾脏中CD4⁺/CD8⁺ T细胞比例最高；淋巴结中成熟DC（CD80⁺CD86⁺）比例达19.5%；骨髓中CD11c⁺MHC I⁺和CD11c⁺MHC II⁺细胞比例分别提高1.4倍和2.2倍。

结论

本研究成功开发了一种仿生纳米疫苗DEX/GM，通过将树突状细胞来源的外泌体与胶质母细胞瘤细胞膜融合，构建了核-壳结构纳米平台。该疫苗整合了DEX的固有免疫原性（MHC-I/II复合物、共刺激分子）和GM的完整肿瘤抗原库，实现了高效的抗原递送、淋巴结靶向、抗原呈递细胞活化和长期免疫记忆建立。经过优化的三次接种方案后，DEX/GM在GL261-luc GBM模型中实现了100%的肿瘤预防效果，所有小鼠在连续三次颅内肿瘤挑战（肿瘤细胞剂量逐次递增）后均存活超过150天。在更具挑战性的PTEN缺陷免疫抑制CT2A-luc GBM模型中也表现出显著的肿瘤抑制和生存延长。此外，该疫苗在治疗性模型中同样有效。全面的生物安全性评估（血常规、血生化、主要器官H&E染色、脑组织免疫荧光）证实了DEX/GM的良好安全性。该研究为胶质母细胞瘤的预防提供了一种安全、高效、可扩展的策略，并具有推广至其他恶性肿瘤的潜力。

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撰写| BioMed科技

校稿| Gddra编审| Hide / Blue sea

编辑 设计| Alice