我校基础医学院饶贤才教授团队在《Nano letters》上发表研究成果——减毒金黄色葡萄球菌膜泡递送系统的构建及其在多价病毒疫苗中的应用研究
发布人:wuph 发布时间:2018/8/31 9:36:07  浏览次数:93次
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减毒金黄色葡萄球菌膜泡递送系统的构建及其在多价病毒疫苗中的应用研究

袁吉振 周人杰 饶贤才

病毒(virus)是一类个体微小、结构简单的非细胞结构型微生物,其引起的艾滋、肝炎、埃博拉等病毒性疾病严重危害人类健康。疫苗是预防病毒性疾病的重要手段,然而,许多病毒存在抗原性不一的多种血清型或亚型,如脊髓灰质炎病毒有3种血清型、甲型流感病毒存在多种亚型(H1N1、H3N2、H5N1、H7N9等)、登革病毒拥有4种血清型等,理想的病毒疫苗应对多种血清型均有效。因此,研制一种能承载多种病毒抗原、制备多价病毒疫苗的递送系统具有重要的理论和现实意义。

细菌膜泡(membrane vesicles, MVs)是细菌在生长过程中通过出芽方式自然释放的纳米级球形双层膜结构,直径在20-250 nm之间。细菌膜泡能够携带细菌的多种物质成分,包括脂多糖(LPS)、周浆蛋白、胞质蛋白、胞膜蛋白、毒力因子以及DNA、RNA分子,在细菌定植、生物被膜形成、细菌生存以及致病等方面发挥着重要作用。研究表明,细菌膜泡能够诱导机体产生保护性免疫反应,因而膜泡本身即可作为疫苗预防相应病原菌的感染。此外,细菌膜泡还具有强大的抗原承载能力,可承载外源的抗原分子并刺激机体产生相应的保护性抗体,因而细菌膜泡又可作为一种新型的疫苗递送载体。同时研究表明,革兰阳性菌与革兰阴性菌均存在膜泡的分泌现象,更为重要的是,革兰阳性菌膜泡天然不含LPS,理论上具有更好的安全性,因而是一种更值得关注的疫苗递送载体。

本研究中我们以革兰阳性金黄色葡萄球菌为对象,构建了金葡菌膜泡递送系统,发现将控制金葡菌毒力基因表达的Agr系统敲除后所产生的膜泡之毒力大大降低,进一步从膜泡主成分中鉴定出至少4种高丰度的蛋白质具有携带外源抗原分子的能力,并以4种血清型登革病毒的特异性抗原为模型,通过基因工程技术将2种登革病毒的保护性抗原(EDIIIconA/B)分别重组到膜泡主成分的编码基因上,利用金葡菌的膜泡分泌机制,研发并制备了多价登革热膜泡疫苗,初步的免疫学效能评价表明能够诱导机体产生保护性中和抗体,具有良好的免疫保护作用,该研究为多价病毒疫苗研发提供了新方法和新思路,具有广阔的应用前景。以上研究结果于2018年2月以Article形式发表在国际权威期刊《Nano letters》(IF=12.7)杂志上。

附英文摘要

Safe staphylococcal platform for the development of multivalent nanoscale vesicles against viral infections

Jizhen Yuan, Jie Yang, Zhen Hu, Yi Yang, Weilong Shang, Qiwen Hu, Ying Zheng, Huagang Peng, Xiaopeng Zhang, Xinyu Cai, Junmin Zhu, Ming Li, Xiaomei Hu, Renjie Zhou*, Xiancai Rao*

ABSTRACT

Many viruses often have closely related yet antigenically distinct serotypes. An ideal vaccine against viral infections should induce a multivalent and protective immune response against all serotypes. Inspired by bacterial membrane vesicles (MVs) that carry different protein components, we constructed an agr locus deletion mutant of the Staphylococcus aureus strain (RN4220-Δagr) to reduce potential toxicity. Nanoscale vesicles derived from this strain (ΔagrMVs) carry at least four major components that can deliver heterologous antigens. These components were each fused with a triple FLAG tag, and the tagged proteins could be incorporated into the ΔagrMVs. The presentation levels were (3.43 ± 0.73)%, (5.07 ± 0.82)%, (2.64 ± 0.61)%, and (2.89 ± 0.74)% of the total ΔagrMV proteins for Mntc-FLAG, PdhB-FLAG, PdhA-FLAG, and Eno-FLAG, respectively. With two DENV envelope E domain III proteins (EDIIIconA and EDIIIconB) as models, the DENV EDIIIconA and EDIIIconB delivered by two staphylococcal components were stably embedded in the ΔagrMVs. Administration of such engineered ΔagrMVs in mice induced antibodies against all four DENV serotypes. Sera from immunized mice protected Vero cells and suckling mice from a lethal challenge of DENV-2. This study will open up new insights into the preparation of multivalent nano-sized viral vaccines against viral infections.

KeywordsStaphylococcus aureus; membrane vesicle; agr; vaccine; dengue virus

 

全文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.7b03893


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