自然の抗原提示機能のバイオミミクリーによる赤血球主導の免疫化

Erythrocyte-driven immunization via biomimicry of their natural antigen-presenting function.

• Anvay Ukidve
• Zongmin Zhao
• Alexandra Fehnel
• Vinu Krishnan
• Daniel C Pan
• Yongsheng Gao
• Abhirup Mandal
• Vladimir Muzykantov
• Samir Mitragotri

抄録

赤血球は、循環中の特定の細菌病原体を自然に捕捉し、酸化ストレスによって死滅させ、脾臓の抗原提示細胞（APC）に提示する。私たちは、この赤血球の自然免疫機能を利用して、赤血球表面のナノ粒子を脾臓の抗原提示細胞に提示する赤血球駆動免疫ターゲティング（EDIT）を開発しました。抗原性ナノ粒子を赤血球表面に吸着させた。吸着されたナノ粒子の数密度（すなわち、赤血球あたりに担持されたナノ粒子の数）を制御することで、抗原性ナノ粒子は、従来、赤血球を介在させたデリバリーシステムのターゲットである肺ではなく、脾臓に主に送達された。赤血球から送達されたナノ粒子を脾臓に送達すると、対照と比較して、抗原に対する抗体応答が改善され、中枢記憶T細胞応答が高くなり、調節性T細胞応答が低下した。免疫応答の向上は、予防モデルにおいて腫瘍の進行を遅らせた。これらの知見は、EDITが全身の免疫力を高めるための有効な戦略であることを示唆している。

Erythrocytes naturally capture certain bacterial pathogens in circulation, kill them through oxidative stress, and present them to the antigen-presenting cells (APCs) in the spleen. By leveraging this innate immune function of erythrocytes, we developed erythrocyte-driven immune targeting (EDIT), which presents nanoparticles from the surface of erythrocytes to the APCs in the spleen. Antigenic nanoparticles were adsorbed on the erythrocyte surface. By engineering the number density of adsorbed nanoparticles, (i.e., the number of nanoparticles loaded per erythrocyte), they were predominantly delivered to the spleen rather than lungs, which is conventionally the target of erythrocyte-mediated delivery systems. Presentation of erythrocyte-delivered nanoparticles to the spleen led to improved antibody response against the antigen, higher central memory T cell response, and lower regulatory T cell response, compared with controls. Enhanced immune response slowed down tumor progression in a prophylaxis model. These findings suggest that EDIT is an effective strategy to enhance systemic immunity.