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10月10日

认识疫苗系列(4):什么是纳米颗粒疫苗?

作者 : admin | 分类 : 生物医学 | 超过 9 人围观 | 已有 0 人发表了看法
原标题:认识疫苗系列(4):什么是纳米颗粒疫苗?

基于纳米颗粒的疫苗表现出许多的优良的理化性质,可以帮助靶向输送新型疫苗,同时提高其功效。

认识疫苗系列(4):什么是纳米颗粒疫苗?

截至2020年9月下旬,新型严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2(SARS-CoV-2)导致全球超过100万人死亡。2016年,在SARS-CoV-2出现之前,世界卫生组织(WHO)报告称,呼吸道感染直接导致约320万人死亡,其中140万人仅因肺结核(TB)死亡。

综上所述,由新旧传染病引起的数百万例死亡均对全球社会经济和医疗保健部门产生重大影响。

疫苗类型概述

由于许多这些传染性疾病难以治疗,因此应对其传播和最后期限的最终目标是开发有效的疫苗。对于任何疾病,理想的疫苗都是安全,稳定并且能够以最小剂量引发持久的免疫应答的疫苗。

尽管许多广泛分布的疫苗是减毒或杀死完整的生物,但其他几种类型的疫苗在其免疫原性方面显示出令人鼓舞的结果。亚单位疫苗,也称为第二代疫苗,以及可以基于RNA或DNA的第三代变性疫苗,是新型疫苗中的一些主要候选药物。

尽管许多替代疫苗方法已显示出针对几种不同疾病的保护性免疫,但它们伴随着某些挑战,从而限制了它们在临床环境中的有效性。例如,DNA和RNA疫苗具有成本效益,并且感染风险极小,但由于向目标部位的运送挑战,很容易降解。

基于蛋白质的疫苗已经成功用于针对多种传染性疾病的免疫,从无细胞百日咳和破伤风到白喉和肺炎球菌,通常需要佐剂以增强其免疫原性,而佐剂可能与其局限性有关。

基于纳米(NP)的疫苗可增强疫苗免疫力

各种类型的NP与可以激活免疫应答的固有物理特性有关。已发现金、碳、树状聚合物、聚合物和脂质体NP均能诱导细胞因子和抗体反应。因此,这些独特的特性将NP的潜在用途从疫苗的递送载体扩展到可以增强疫苗候选者免疫原性的佐剂

用于该目的的NP被称为纳米免疫活化剂刺激剂,并且通常在20至100纳米(nm)的尺寸范围内。已知的纳米免疫刺激剂的一些例子包括无机NP,例如铁和二氧化硅;聚合NP,包括壳聚糖和聚(乳酸-共-乙醇酸)酸(PLGA);胆固醇和脂质脂质体;以及VLP。

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在PLGA NP之后,脂质体是疫苗和药物递送载体形式用于临床的第二种最常见的NP类型。脂质体由具有亲水性头部和疏水性尾部的脂质组成,这些脂质在一定条件下会在水中自组装。

取决于组成给定脂质体制剂的电荷,大小和特定脂质,这类NP能够诱导细胞和/或体液反应。例如,已证明在体内模型中施用PEG化脂质体可引发免疫球蛋白M(IgM)分子的应答。

认识疫苗系列(4):什么是纳米颗粒疫苗?

用于疫苗递送的NP

与常规疫苗方法相比,基于纳米载体的递送系统具有多个优势,包括增强的抗过早降解保护,良好的稳定性和改善的佐剂质量。当用于包裹或包被抗原表面时,纳米载体可以保护免疫原免于过早的蛋白水解降解,从而使研究人员能够探索替代的给药途径。

纳米载体除了具有保护作用外,还可以改善抗原向APC传递的特异性,并增加抗原向这些细胞以及实现长期免疫所需的其他重要免疫细胞呈递的时间。

多种纳米颗粒(NPs)已被评估为疫苗用途的潜在抗原载体,其中一些包括无机和聚合NP,病毒样颗粒(VLP),脂质体和自组装蛋白NP。金,碳和二氧化硅NP都是生物相容的无机NP,已成功用于传递病毒抗原。

由于其诱导强大的宿主免疫反应的能力,金NP在病毒和细菌抗原的递送方面已显示出特别的成功。疫苗中的金纳米颗粒已在体内用于抵抗流感,人类免疫缺陷病毒(HIV),手足口病和肺结核。金纳米颗粒以及其他无机纳米颗粒(如二氧化硅)价格低廉,可重复生产,并且具有良好的安全性,所有这些使这些纳米颗粒在疫苗开发过程中具有很高的优势。

除了单独具有免疫原性的潜力外,脂质体还可以通过与靶细胞膜融合来递送疫苗。脂质体具有很高的通用性,因为这些分子的水核心使亲水性分子易于掺入此类NP中,而疏水性物质则可以切实地封装在其磷脂双层中。

基于NP的疫苗研究中已包括的一些不同类型的脂质体,包括由可生物降解的磷脂(如磷脂酰丝氨酸,磷脂酰胆碱和胆固醇)组成的单层和多层囊泡。

参考:

1、Pati, R., Shevtsov, M., & Sonawane, A. (2018). Nanoparticle Vaccines Against Infectious Diseases. Frontiers in Immunology 9. doi:10.3389/fimmu.2018.02224.

3、Al-Halifa, S., Gauthier, L., Arpin, D., et al. (2019). Nanoparticle-Based Vaccines Against Respiratory Viruses. Frontiers in Immunology.

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