LNP可作为mRNA疫苗递送载体的又一证据：可以实现mRNA 免疫原性的调节

2024-03-11

信使RNA疫苗

近日，npj Vaccines上线发表了题为“Modulating the immune response to SARS-CoV-2 by different nanocarriers delivering an mRNA expressing trimeric RBD of the spike protein: COVARNA Consortium”的研究论文。作者评估了不同脂质和聚合物基纳米颗粒对 SARS-CoV-2 感染的免疫原性和有效性。使用不同的组分封装编码 SARS-CoV-2 刺突（S）蛋白受体结合域（RBD）的三聚体可溶性形式的 mRNA，以制备纳米乳液（NE）、纳米胶囊（NC）和脂质纳米颗粒（LNP）。研究结果显示，大多数制剂的RBD蛋白表达水平良好。在用两剂配制的 RBD-mRNA 肌肉注射免疫的 C57BL/6 小鼠中，脂质纳米颗粒是诱导针对 SARS-CoV-2 的结合和中和抗体的最有效的递送纳米载体。充分保护了易感的K18-hACE2 转基因小鼠在 SARS-CoV-2 攻击后的发病率和死亡率。这些结果强调，通过使用替代纳米载体可以实现 mRNA 免疫原性的调节，并支持进一步评估LNP作为mRNA 疫苗的递送载体。截止2024年2月11日，由严重急性呼吸系统综合症冠状病毒-2（SARS-CoV-2）引起的全球冠状病毒病（COVID-19）大流行已造成超过7.74亿例病例和700万例确诊死亡，是历史上最致命的病毒性疾病之一。幸运的是，COVID-19疫苗的快速开发、生产和全球管理对该疾病的预防和传播产生了重大影响。事实上，授权的疫苗仍然可以很好地预防因新的SARS-CoV-2变异株的出现而引起的严重疾病、住院和死亡。获得 FDA 和 EMA 批准的前两种针对 COVID-19 的疫苗是由辉瑞-BioNTech （BNT162b2）和 Moderna （mRNA-1273）公司使用以前未授权用于人类的 mRNA 技术平台开发的。BNT162b2 和 mRNA-1273 是脂质纳米颗粒（LNP）配制的核苷修饰 mRNA 疫苗，编码来自 SARS-CoV-2 的融合前稳定、膜锚定的全长刺突（S）蛋白。据报道，它们在不同年龄组和不同人群中是安全的、免疫原性的，并且对严重疾病、住院和死亡非常有效，但对有症状的 SARS-CoV-2 感染表现出中等疗效。COVID-19 mRNA疫苗的成功为该平台快速应对传染病突发公共卫生事件的潜力提供了显著的概念证明。然而，mRNA技术仍需提高与mRNA稳定性、细胞内递送、免疫原性、体内蛋白表达效率和扩大生产相关的一些关键点。递送系统在保护mRNA结构、通过内吞作用促进细胞内化以及确保基于mRNA的疫苗的有效性和安全性方面发挥着关键作用。在临床上，LNP 是最先进的 mRNA 载体。LNP制剂的组成可以定义递送的细胞特异性，显着影响细胞内递送效率并调节免疫原性，因为阳离子/可电离脂质是缩合mRNA分子的关键成分，并通过破坏细胞膜促进其内体逃逸。考虑到在适当的纳米载体中配制mRNA分子的重要性，在这项研究中，作者评估了不同合理设计的纳米载体原型对SARS-CoV-2感染的免疫原性和有效性。使用不同的组分封装编码 SARS-CoV-2 S 蛋白受体结合域（RBD）的三聚体可溶性形式的 mRNA，形成纳米乳液（NE）、纳米胶囊（NC）和 LNP。在用大多数制剂转染的细胞中体外检测到 RBD 蛋白，而在 C57BL/6 小鼠中，只有两个 LNP 原型（mLNP 和 LNP-1）递送的 RBD-mRNA 引发了针对原始祖先 SARS-CoV-2 菌株和不同关注变体（VoC）的 SARS-CoV-2 特异性结合和中和抗体。这两种纳米载体完全保护了易感转基因 K18-hACE2 小鼠在 SARS-CoV-2 攻击后的发病率和死亡率。这些结果表明，通过使用替代纳米载体可以调节 mRNA 引起的免疫原性，并加强对 mLNP 和 LNP-1 原型作为 mRNA 疫苗递送载体的进一步评估。首先，作者生成了三种形式的 mRNA，编码 SARS-CoV-2 病毒的 RBD，这些来自 S 蛋白的 SARS-CoV-2 RBD 在来自三种不同形式的 mRNA 的培养细胞中表达良好，在未修饰的 mRNA 中观察到更高的表达。由于未修饰的RBD-mRNA在转染细胞中显示出最高的RBD表达水平，因此将其用作模型mRNA候选物，以在不同的纳米载体中配制。为此，将纯化的RBD-mRNA封装在2种纳米乳液（NE-1和NE-2）、2种纳米胶囊（NC-1和NC-2）和2种脂质纳米颗粒（mLNP和LNP-1）中。图1：SARS-CoV-2 RBD蛋白在转染配制RBD-mRNA的细胞中的表达随后，用RBD mRNA 制剂在 hMDDC 中进行了测试，以评估对原代抗原呈递细胞（APC）的活性。之后，收获hMDDCs并用RBD制剂转染，在转染后6小时和24小时通过流式细胞术评估RBD蛋白的细胞内表达和体外毒性。结果显示，mLNP 和 LNP-1 是兼具最高诱导 RBD 表达能力和最低毒性特征的纳米载体。接下来，作者评估了这些制剂在小鼠模型中诱导 SARS-CoV-2 特异性体液免疫反应的潜力。结果显示，两种基于 LNP 的配方 RBD-mRNA 的同源启动/增强组合在接种疫苗的 C57BL/6 小鼠中诱导了高水平的体液反应（针对 MAD6 和 VoC 的结合和中和抗体）。此外，LNP-RBD 制剂在病毒攻击前诱导转基因 K18-hACE2 小鼠中高水平的 SARS-CoV-2 S 和 RBD 特异性 IgG 以及针对 SARS-CoV-2 MAD6 菌株和不同 SARS-CoV-2 VoC 的中和抗体。LNPs的同源初免/加强给药可充分保护转基因K18-hACE2小鼠免受SARS-CoV-2感染的发病率和死亡率。图2：病毒攻击前 mLNP-RBD 或 LNP-1-RBD 制剂在转基因 K18-hACE2 小鼠中引发的 SARS-CoV-2 特异性体液反应综上，作者在此研究中评估了 mRNA-RBD 的免疫原性和功效，mRNA-RBD 是一种针对 MAD6 SARS-CoV-2 病毒的候选疫苗，编码 SARS-CoV-2 S 蛋白的全受体结合域（RBD：aas 330-532）当由不同的纳米载体在小鼠中递送时。在 C57BL/6 小鼠中同源初免/加强给药后，所有基于 NE 和 NC 的候选药物均未能诱导 RBD 特异性 IgG 结合和 SARS-CoV-2 特异性中和抗体。相比之下，两种基于 LNP 的 mRNA-RBD 制剂都诱导了 SARS-CoV-2 特异性结合和中和抗体，其水平与在类似注射 BNT162b2 疫苗的小鼠中获得的水平相似。在转基因 K18-hACE2 小鼠中，mLNP-RBD 或 LNP-1-RBD 制剂的同源初免/加强给药完全保护小鼠免受 SARS-CoV-2 感染的发病率和死亡率。文章链接：https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s41541-024-00838-8识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。