ビオチン機能化自己組織化ペプチドナノファイバーを用いた免疫調節応答アジュバントの開発

Biotin Functionalized Self-Assembled Peptide Nanofiber as an Adjuvant for Immunomodulatory Response.

• Muhammed Burak Demircan
• Sehmus Tohumeken
• Nuray Gunduz
• Mohammad Aref Khalily
• Turgay Tekinay
• Mustafa O Guler
• Ayse B Tekinay

抄録

抗原をトリガーとした免疫応答を増強・促進・延長する新規アジュバントの設計・開発は、感染症や癌をターゲットとした治療法として非常に重要です。我々は、抗原の非共有結合部位となるビオチン化ペプチド両親媒性（ビオチン-PA）ナノファイバーを設計し、抗原を提示することで、抗原の免疫応答を増強し、免疫応答を促進することを明らかにしました。合成ビオチン-PAナノファイバー上に抗原を提示すると、CpG ODN（TLR9アゴニスト）アジュバントを用いて提示した抗原よりも高い免疫応答が得られることを示した。抗原が付着したビオチン-PAナノファイバーは、高レベルのサイトカイン（IFN-γ、IL-12、TNF-α、およびIL-6）を産生し、抗原の優れたクロスプレゼンテーションを示すように脾臓細胞を誘発した。ビオチン-PAナノファイバーとCpG ODNは両方ともTh-1バイアスIgGサブクラス応答を誘導するが、ビオチン-PAナノファイバーで抗原を送達した場合、CpG ODNで抗原を送達した場合と比較して、総IgGおよびIgGサブクラスの産生が有意に多く誘導された。CpG ODNとは対照的に、ビオチン-PAナノファイバーはまた、抗原特異的な脾臓細胞の増殖を促進し、抗原特異的なCD8(+) T細胞の割合を増加させた。それらの生分解性および生体適合性を考えると、ビオチン-PAナノファイバーは、細胞内病原体、COVID-19のような新興のウイルス性疾患、または癌細胞に由来する多様な抗原を送達し、抗原に対する体液性および細胞性免疫応答を誘導するための生体材料として、免疫工学的応用において大きな可能性を秘めている。この記事は著作権で保護されています。すべての権利は留保されています。

The design and development of novel adjuvants, which enhance, accelerate, and prolong the immune responses triggered by antigens, hold great importance for targeting infectious diseases and cancer. Here, we designed a biotinylated peptide amphiphile (Biotin-PA) nanofiber, which serves as a noncovalent binding location for antigens. We showed that presenting the antigens on synthetic Biotin-PA nanofibers generated a higher immune response than the free antigens delivered with a CpG ODN (TLR9 agonist) adjuvant. Antigen attached Biotin-PA nanofibers triggered splenocytes to produce high levels of cytokines (IFN-γ, IL-12, TNF-α, and IL-6) and to exhibit a superior cross-presentation of the antigen. Both Biotin-PA nanofibers and CpG ODN induce a Th-1-biased IgG subclass response; however, delivering the antigen with Biotin-PA nanofibers induced significantly greater production of total IgG and subclasses of IgG compared to delivering the antigen with CpG ODN. Contrary to CpG ODN, Biotin-PA nanofibers also enhanced antigen-specific splenocyte proliferation and increased the proportion of the antigen-specific CD8(+) T cells. Given their biodegradability and biocompatibility, Biotin-PA nanofibers have a significant potential in immunoengineering applications as a biomaterial for the delivery of a diverse set of antigens derived from intracellular pathogens, emerging viral diseases such as COVID-19, or cancer cells to induce humoral and cellular immune responses against the antigens. This article is protected by copyright. All rights reserved.

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