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【科技前沿】Nat Commun｜国家纳米科学中心赵潇/聂广军，北京生物技术研究所王恒樑：DNA折纸纳米疫苗显著增强免疫持久性

学术   2024-11-07 18:50   北京  
新冠疫情促使疫苗开发者探讨如何提升疫苗对病毒突变株的适应性和免疫保护力。传统疫苗面临的主要挑战之一是如何通过多价抗原呈现以增强对变异株的广谱免疫响应。该研究使用二十面体DNA折纸技术构建纳米疫苗，显示SARS-CoV-2刺突蛋白的受体结合域（RBD），并在抗原展示模式上进行了优化，以增强B细胞活性并提高疫苗免疫效果。
图1. 期刊论文
基于此，来自中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室（国家纳米科学中心）赵潇/聂广军，北京生物技术研究所王恒樑合作开发和优化了一种基于二十面体DNA折纸的纳米疫苗，通过调整抗原间距、簇数和簇内抗原拷贝数，探索如何提高B细胞活化效率和免疫记忆反应，最终实现对新冠病毒及其变异株的广泛中和效应。该研究于近日以“Rationally designed multimeric nanovaccines using icosahedral DNA origami for display of SARS-CoV-2 receptor binding domain”为题在线发表于Nature Communications期刊。


研究方法


研究者使用M13mp18噬菌体DNA作为模板，通过“雕刻打印”策略将RBD抗原精准地装饰在DNA折纸表面。实验筛选了不同抗原排列的纳米疫苗组合，并在小鼠体内外测试其对B细胞活性、短期和长期免疫反应的影响。采用ELISA和伪病毒中和实验评估抗体滴度，并通过流式细胞术分析记忆性B细胞和T细胞响应。
图2. ICO-RBD 纳米疫苗的设计和构建


关键发现


增强的B细胞活化：通过10 nm抗原间距、5个抗原拷贝及6个抗原簇的优化，ICO-RBD疫苗显著提高了B细胞活化率和钙离子内流，展现出最佳的免疫效果。

长期免疫记忆：与传统RBD疫苗相比，优化的ICO-RBD纳米疫苗显著增加了RBD特异性IgG抗体、记忆B细胞和T细胞的数量，在14周内保持较高的中和抗体水平。

广谱变异株中和效力：该纳米疫苗对Alpha、Beta、Delta和Omicron等多种变异株表现出显著的交叉中和能力，提示其在应对新冠病毒进化中的应用潜力。
图3. 抗原间距和簇数对 B-RBD 细胞 ICO-RBD 纳米疫苗激活效率的影响
图4. ICO-RBD 纳米疫苗免疫的 BALB/c 小鼠的体液免疫反应
图5. ICO-RBD 纳米疫苗诱导的引流淋巴结中的抗原呈递和生发中心反应
图6. ICO-RBD 纳米疫苗和含有 Omicron RBD 的三聚体 mRNA 疫苗的比较

图7. ICO 支架的免疫原性和 ICO-RBD 纳米疫苗的生物安全性



结论


通过DNA折纸技术构建的多价RBD纳米疫苗展现了优异的免疫原性、持久性和广谱性，成为未来抗新冠病毒变异株疫苗开发的有力候选。


参考文献：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-53937-4


本文转载自公众号：“Biotic Nano”






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