军事医学研究院郑爱萍教授团队ACS Nano：仿生病毒的细胞外囊泡疫苗通过免疫招募增强系统和黏膜免疫反应

新型冠状病毒疫情（COVID-19）爆发以来，人类为对抗病毒做出了巨大努力，研发的疫苗成功降低了重症和死亡率，然而却无法遏制病毒传播且对变异株的保护效果不佳。传统疫苗主要通过肌肉注射等途径诱导全身免疫反应。然而，接种疫苗的人仍然可能携带和传播病毒。黏膜疫苗引起黏膜免疫反应，引发局部产生分泌性免疫球蛋白A (sIgA)和组织驻留记忆T细胞(TRM)，从而消除黏膜部位的病毒并阻止病毒传播。此外，黏膜疫苗还可以激活全身适应性免疫反应，产生免疫球蛋白G (IgG)和CD8+ T细胞，从而提供与注射疫苗相当的保护。近年来，呼吸道黏膜CD8+ TRM的作用越来越受到关注，因为它可以直接清除黏膜部位的病毒，防止病毒从呼吸道表面脱落。重要的是，它可以识别相对保守的序列，从而为机体提供对变异毒株的交叉保护。因此，开发在黏膜部位有效诱导CD8+TRM的呼吸道黏膜疫苗是设计通用疫苗的有效策略。

近期，军事医学研究院郑爱萍、邢昊楠与首都医科大学崔纯莹教授团队提出了一种制备仿生病毒样细胞外囊泡作为黏膜疫苗的新策略。该疫苗展示出了良好的自佐剂效应，通过模拟天然病毒的形态、大小以及免疫原性，能够有效地激活免疫系统。该疫苗经肌注或黏膜免疫接种后，均可迅速招募抗原呈递细胞（APCs），增强免疫系统对抗原的识别和响应，高效引发固有免疫应答。此外，疫苗诱导适应性免疫应答，通过肌注初免与黏膜加强的免疫方式，在黏膜局部产生了高水平的抗原特异性sIgA和TRM，显著增强了黏膜免疫反应，从而形成了针对呼吸道病原体的黏膜免疫保护效应。相关工作以“Virus-Mimetic Extracellular-Vesicle Vaccine Boosts Systemic and Mucosal Immunity via Immune Recruitment”为题发表在ACS Nano。

【文章要点】

在这项研究中，作者通过基因工程技术将SARS-CoV-2的RBD抗原蛋白表达于树突状细胞细胞（DC）的表面，并通过低功率间歇超声处理的方式诱导细胞产生大量的细胞膜囊泡（EV-RBD）。纳米粒子示踪分析及透射电镜显示，EV-RBD的大小约为140~150 nm，呈现病毒拟态。稳定性研究结果显示，EV-RBD在不同温度下表现出良好的物理结构和抗原稳定性，纳米囊泡载体良好的脂质环境和结构稳定性，为抗原的稳定保留和有效递送提供了保证。EV-RBD纳米级大小以及颗粒化抗原使它们能够被免疫细胞快速识别。此外，DC衍生的细胞外囊泡的淋巴归巢效应，使得EV-RBD疫苗能够在淋巴系统中快速富集并激发免疫反应（图1）。

图1 EV-RBD的制备与表征

鉴于黏膜是病原体进入宿主体内的主要途径，宿主通过抗原特异性sIgA响应在黏膜表面建立了一个动态的免疫屏障，这一屏障对阻挡病原体侵入至关重要。EV-RBD疫苗单剂量肌注或黏膜免疫均可有效诱导生发中心B细胞（GCB）的形成。单次肌注或黏膜免疫EV-RBD疫苗7~14天，小鼠淋巴结/肺GCB呈增长趋势。无论是肌内注射还是黏膜免疫，都能有效促进血清中RBD特异性抗体的产生；但肌内注射未能诱导肺泡灌洗液（BALF）中RBD特异性IgA抗体的产生（图2）。

图2 EV-RBD有效促进生发中心的形成和抗体产生

通过肌注初免与黏膜加强的免疫方式，EV-RBD疫苗免疫小鼠可有效降低小鼠肺部SARS-CoV-2（D614G）假病毒载量。小鼠肺离体成像结果显示，EV-RBD疫苗免疫小鼠的肺部SARS-CoV-2（D614G）假病毒荧光强度较低显著降低；小鼠肺部气管、支气管、肺实质组织切片同样显示，EV-RBD疫苗免疫小鼠全肺SARS-CoV-2（D614G）含量较低，与对照组相比有显著差异，EV-RBD疫苗免疫小鼠可有效减少SARS-CoV-2（D614G）假病毒的入侵（图3）。

图3 EV-RBD能有效中和SARS-CoV-2 D614G假病毒

【结论与展望】

作者最后介绍道，尽管已经从多方面对EV-RBD疫苗的安全性和有效性进行了评估，但仍需进一步探索其复杂的免疫机制并完善质量控制体系。深入研究EV疫苗的免疫学机制，特别是其对记忆T细胞和长期免疫保护的影响，将为疫苗设计提供更深刻的科学依据。研究将继续优化免疫策略，包括免疫周期和剂量，以尽量减少不良反应并增强免疫保护效力。建立标准化的生产和纯化工艺体系以确保批次之间的一致性，包括评估EV大小、形态、膜蛋白完整性和功能，以确保每个批次符合预定的质量标准。鉴于EV-RBD疫苗在诱导黏膜免疫方面的优势，探索其对呼吸道病原体的潜在应用可能为呼吸道传染病的预防提供更有效的策略。深入研究该疫苗载体在其他传染病和非传染病中的应用，探索其更广泛的应用平台。

图4 EV-RBD促进系统和黏膜免疫应答

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c01277