疫苗前沿 | 河南大學AFM：開發仿生納米疫苗，三次接種實現長期免疫保護

背景介紹

膠質母細胞瘤（GBM）是最常見、最致命的原發性腦腫瘤，患者預后極差。癌癥疫苗通過激活或擴增腫瘤特異性T細胞來刺激免疫系統攻擊腫瘤，是一種極具潛力的預防策略。然而，現有疫苗（mRNA疫苗、DNA疫苗、多肽疫苗）面臨抗原遞送效率低、易降解、生產成本高、安全性顧慮（如DNA整合風險）等諸多挑戰。盡管已有超過20種GBM疫苗進入臨床試驗，但至今無一獲批。如何開發安全、高效、經濟的腫瘤疫苗仍是亟待解決的難題。

研究思路

針對上述挑戰，河南大學鄒艷教授與師冰洋教授團隊開發了一種新型仿生納米疫苗DEX/GM。該疫苗將DC2.4樹突狀細胞來源的外泌體（DEX）與GL261膠質母細胞瘤細胞膜（GM）融合，形成核-殼結構納米顆粒。DEX核心繼承了親代DC的MHC-I/II復合物和共刺激分子（如CD86），可直接激活CD8?和CD4? T細胞；GM外殼攜帶完整的腫瘤抗原庫（包括腫瘤相關抗原和新抗原），拓寬了免疫識別譜。通過替換傳統疫苗中可能攜帶致癌核酸的腫瘤外泌體核心為DEX，該疫苗在保留腫瘤膜抗原的同時消除了遺傳風險。經優化的三次接種方案（第-21、-14、-7天皮內注射）后，DEX/GM顯著誘導了細胞因子表達，激活了細胞毒性T細胞、成熟樹突狀細胞和記憶T細胞。在顱內注射GL261-luc GBM細胞的三次連續挑戰中（腫瘤細胞劑量逐次遞增），所有接種DEX/GM的小鼠均存活超過150天，實現了100%的長期保護。相關內容以“Biomimetic Nanovaccine Integrating Dendritic Cell Exosomes with Tumor Cell Membranes for Sustained Prophylaxis Against Glioblastoma”為題，發表在Advanced Functional Materials！

圖片解析

圖1. DEX/GM雜合疫苗的作用機制示意圖：皮內注射后，DEX/GM被抗原呈遞細胞攝取，促進抗原呈遞，產生記憶T細胞、CD4?和CD8? T細胞，誘導IL-6、IFN-γ和TNF-α等細胞因子分泌，最終建立持久的抗腫瘤免疫。

圖2. DEX/GM雜合納米疫苗的制備與表征：(a) DEX/GM結構示意圖。(b) DEX的蛋白質組學分析。(c) 熒光標記策略：DC2.4細胞轉染RFP（紅色），GL261細胞轉染GFP（綠色）。(d) CLSM顯示DEX-RFP和GM-GFP共定位，黃色信號證實成功融合。(e) 共定位分析，Pearson相關系數0.93。(f) Western blot檢測到外泌體標志物（TSG101、CD63）和膜標志物（ATPase），證實雜合結構。(g-h) 細胞攝取實驗顯示DEX/GM與DEX單獨具有相似的攝取效率。(i) 3D DC2.4細胞球模型示意圖。(j-k) 穿透深度分析顯示DEX/GM在細胞球中的穿透能力與DEX相當。

圖3. DEX/GM的巨噬細胞極化、DC成熟和淋巴結靶向：(a) DEX/GM將IL-4誘導的M2型巨噬細胞極化為M1型。(b-c) DEX/GM顯著促進DC2.4細胞成熟，CD86?和CD80?表達升高。(d-f) ELISA顯示DEX/GM處理DC2.4細胞后，IFN-γ、TNF-α升高，IL-10降低。(g-h) 小鼠皮內注射DEX^Cy5/GM后4小時，淋巴結中熒光強度顯著，證實淋巴結靶向能力。(i) 疫苗接種劑量優化。(j-k) 流式細胞術顯示三次接種方案（3 doses）誘導的效應記憶T細胞（CD62L?CD44?）和中央記憶T細胞（CD62L?CD44?）比例最高。(l) 三次接種后血清IL-10水平最低。

圖4. DEX/GM疫苗在GL261-luc GBM模型中誘導長期抗腫瘤免疫：(a) 預防方案時間線（第-21、-14、-7天接種，第0天首次腫瘤挑戰）。(b) 活體生物發光成像。(c-e) 個體腫瘤生長曲線：PBS組腫瘤快速進展，DEX組6/10小鼠腫瘤信號不可檢測，DEX/GM組10/10小鼠腫瘤完全消退。(f-g) 第二次挑戰（1.5×10?細胞/只）：PBS對照組20天內100%死亡，DEX/GM組100%存活至91天。(h-i) 第三次挑戰（3.0×10?細胞/只）：PBS對照組中位生存期僅13天，DEX/GM組持續無腫瘤狀態。(j-k) 體重變化和生存曲線：DEX/GM組所有小鼠存活超過150天。

圖5. DEX/GM疫苗體內激活免疫系統：(a) 免疫檢測時間線。(b-c) 流式細胞術顯示DEX/GM組第7天和第20天外周血和脾臟中CD4?和CD8? T細胞比例顯著升高，記憶T細胞比例從41.7%升至54.1%。(d) 第三次挑戰后115天脾臟轉錄組和血清細胞因子分析時間線。(e-j) ELISA顯示DEX/GM組IFN-γ升高58.5%、TNF-α升高20.3%、IL-6升高35.6%，IL-10降低24.8%，IgG升高14.4%，IgD升高81.6%。(k) 脾臟轉錄組熱圖顯示先天免疫激活和抗原呈遞相關基因（Ctsc、Iglnv5-2、Trim10、Isg15、Ifit1、Isg20等）顯著上調。

圖6. DEX/GM疫苗在PTEN缺陷免疫抑制CT2A-luc GBM模型中的預防效果：(a) 實驗時間線。(b-c) 生物發光成像和定量分析：PBS組17天內信號增長172倍，DEX組增長68倍，DEX/GM組僅增長38倍。(d) 體重變化：PBS和DEX組體重顯著下降，DEX/GM組無顯著變化。(e) 生存曲線：PBS組中位生存期23天，DEX組29天，DEX/GM組40天。(f-g) 流式細胞術顯示DEX/GM組外周血和脾臟中CD4?和CD8? T細胞比例最高。(h-k) 脾臟中效應記憶T細胞和中央記憶T細胞比例達61.8%，為PBS組的4.3倍。(l-n) 脾臟免疫組化和定量分析證實DEX/GM組CD4?和CD8? T細胞浸潤密度最高。

圖7. DEX/GM在治療性GL261-luc GBM模型中的療效：(a) 治療時間線（第6天開始給藥，每2天一次，共5次）。(b-c) 生物發光成像和定量：DEX/GM組腫瘤信號顯著低于DEX和GM單藥組。(d) 生存曲線：PBS組中位生存期13天，DEX/GM組22天觀察期內100%存活。(e-g) ELISA顯示DEX/GM組TNF-α、IFN-γ、IL-6顯著升高。(h-s) 流式細胞術顯示DEX/GM組外周血、脾臟中CD4?/CD8? T細胞比例最高；淋巴結中成熟DC（CD80?CD86?）比例達19.5%；骨髓中CD11c?MHC I?和CD11c?MHC II?細胞比例分別提高1.4倍和2.2倍。

結論

本研究成功開發了一種仿生納米疫苗DEX/GM，通過將樹突狀細胞來源的外泌體與膠質母細胞瘤細胞膜融合，構建了核-殼結構納米平臺。該疫苗整合了DEX的固有免疫原性（MHC-I/II復合物、共刺激分子）和GM的完整腫瘤抗原庫，實現了高效的抗原遞送、淋巴結靶向、抗原呈遞細胞活化和長期免疫記憶建立。經過優化的三次接種方案后，DEX/GM在GL261-luc GBM模型中實現了100%的腫瘤預防效果，所有小鼠在連續三次顱內腫瘤挑戰（腫瘤細胞劑量逐次遞增）后均存活超過150天。在更具挑戰性的PTEN缺陷免疫抑制CT2A-luc GBM模型中也表現出顯著的腫瘤抑制和生存延長。此外，該疫苗在治療性模型中同樣有效。全面的生物安全性評估（血常規、血生化、主要器官H&E染色、腦組織免疫熒光）證實了DEX/GM的良好安全性。該研究為膠質母細胞瘤的預防提供了一種安全、高效、可擴展的策略，并具有推廣至其他惡性腫瘤的潛力。

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撰寫| BioMed科技

校稿| Gddra編審| Hide / Blue sea

編輯 設計| Alice