高いカプセル化効率と迅速なリソソーム脱出を実現したワンポット生成サブユニットワクチンを開発し、強力な細胞免疫応答を実現

One-Pot Generating Subunit Vaccine with High Encapsulating Efficiency and Fast Lysosome Escape for Potent Cellular Immune Response.

• Pengyan Hao
• Xiaoxiao Wu
• Liwen Wang
• Shaoyin Wei
• Hongyan Xu
• Wenjuan Huang
• Yana Li
• Tinghong Zhang
• Xingjie Zan

抄録

サブユニットワクチンを送達するためにナノ粒子を利用することは、免疫応答を改善するための有望な戦略であると考えられている。しかし、現在報告されているシステムは、分子構造の設計や合成プロセスが複雑であること、抗原やアジュバントのカプセル化効率が低いこと、毒性物質が関与していること、抗原やアジュバントの生理活性が変性してしまうことなどの問題点を抱えています。これらの課題を解決するために、ここでは初めて、ヘキサヒスチジン金属集合体（HmA）を用いて、腫瘍関連抗原（GP100、KTWGQYWQVペプチド）とアジュバント（CpG）をコードリバーすることで、ワンポットでサブユニットワクチンを作製する方法を開発しました。動的散乱法,走査型電子顕微鏡,透過型電子顕微鏡,紫外可視分光法,アガロースゲル電気泳動法などの様々な手法を用いて、サブユニットワクチンの生成を詳細に解析した。HmAは温和な条件下で両サブユニット(GP100とCpG)のカプセル化に高い効率を示し、生成されたサブユニットワクチンは、負荷されたサブユニットのpH依存性の放出プロファイルを示した。細胞試験では、これらのサブユニットワクチンは、免疫細胞への迅速なエンドサイトーシスとエンド/リソソームの迅速な脱出を示し、抗原提示細胞の成熟を誘導し、強力な細胞免疫応答を刺激した。これらの結果から、HmAはサブユニットワクチンを作製するための強固なプラットフォームであり、様々な疾患の免疫療法に大きな可能性を秘めていることが示唆された。

Utilizing nanoparticles to deliver subunit vaccine is considered to be a promising strategy to improve immune response. However, currently reported systems suffered from one or more points, for example, delicate design on molecular structures and elaborate synthesis process, low antigen and/or adjuvant encapsulation efficiency, involvement of toxic materials, and denaturing of bioactivity of antigen and/or adjuvant. To address these issues, here, for the first time, we developed a one-pot method to produce a subunit vaccine by using hexa-histidine metal assembly (HmA) to codeliver tumor-associated antigens (GP100, a peptide KTWGQYWQV) and adjuvant (CpG). The generation of subunit vaccines was detailedly characterized by various techniques, including dynamic scatter, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, UV-visible spectroscopy, agarose gel electrophoresis, etc. HmA displayed high efficiency on encapsulating both subunits (GP100 and CpG) under mild conditions, and the generated subunit vaccine showed a pH-dependent release profile of loaded subunits. In the cellular tests, these subunit vaccines behaved with a quick endocytosis into immune cells and a fast endo/lysosomes escape, inducing maturation of antigen presentative cells and stimulating a potent cellular immune response. These results suggested that HmA is a robust platform for fabricating subunit vaccine, with immense potential for the immunotherapy of various diseases.