多功能集成的DNA纳米材料的构建及其作为mRNA疫苗载带佐剂平台的研究
批准号:
22105050
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
郭小翠
依托单位:
学科分类:
高分子功能材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭小翠
中文摘要
mRNA疫苗是重大传染疾病免疫预防和癌症免疫治疗的一种新型疫苗,具有快速应对新冠病毒感染肺炎等突发性传染病的潜力。然而,mRNA疫苗的有效靶向递送和免疫激活性能调控一直是限制其临床应用研究的主要障碍。发展新型高效的mRNA疫苗载带平台是突破mRNA应用瓶颈的关键。本项目拟利用DNA分子的生物功能和精准组装优势,设计并构建集mRNA锚定模块、靶向模块、响应模块与佐剂模块为一体的多功能集成DNA纳米材料,并用作mRNA疫苗载带佐剂系统,同时实现mRNA疫苗的高效靶向递送、翻译效率可调和高效免疫共刺激等多种目标。首先,通过DNA分子设计,构建四大功能模块组装基元库;之后,通过精准组装和各大功能组装基元的比例调控,实现功能按需精准适配和mRNA疫苗的高效负载,构建多功能集成的DNA纳米材料;最后,在细胞水平和动物水平评估纳米载带佐剂系统的免疫激活性能。本项目拟为mRNA疫苗的临床应用奠定重要基础。
英文摘要
Messenger RNA (mRNA)-based vaccine has emerged as a promising and versatile platform to against infectious diseases and several types of cancer, and has the potential of quickly responding to sudden infectious diseases such as the coronavirus disease 2019 (COVID-19). However, their application has until recently been restricted by the inefficient in vivo delivery of mRNA and the regulation of immune activation. Development of a safe and effective delivery system for mRNA vaccine is highly desirable. The project intends to design and construct a multifunctional integrated DNA nanomaterial with four functional modules: mRNA anchoring module, targeting module, response module and adjuvant module. And then the multifunctional integrated DNA nanomaterial will be used as a carrier vehicle for mRNA vaccine, which is proposed to efficiently load and deliver mRNA vaccine, regulate translation efficiency to efficiently produce the interested proteins, and achieve efficient immuno-costimulating. The immune efficacy will be evaluated at a cellular level and in animals. This project intends to establish a general efficient mRNA delivery platform with multifunctional integrated DNA nanomaterials, and lays an important foundation for the clinical application of mRNA vaccine.
针对mRNA疫苗在有效靶向递送、免疫激活性能调控方面面临的挑战,本项目开发了一种多功能集成的DNA纳米结构,作为mRNA疫苗的载带系统,用于增强mRNA疫苗的免疫激活效力。本项目在执行期间根据计划顺利推进相关研究,完成了项目的预期目标。取得的原创性成果主要有:1) 通过对DNA分子的理性设计和精准组装,构建了基于多功能集成的 DNA纳米结构的mRNA纳米疫苗,实现了对所需的 mRNA 抗原模块、 CpG ODNs 佐剂模块、响应组装模块和 树突状细胞(DCs)适配体靶向模块的精准整合。2)验证了创制的 mRNA 疫苗利用酸响应模块在溶酶体酸性环境下形成了较大组装体,显著增强了CpG佐剂效应。组装体逃逸溶酶体后,在胞质内构建mRNA的区室结构,允许翻译相关分子进入区室高效执行mRNA翻译功能,从而有效提升了抗原蛋白的表达和呈递效率。3)验证了创制的mRNA疫苗在DCs 适配体靶向模块的引导下在淋巴结中有效富集,并在动物体内有效诱导特异性细胞免疫;4)通过建立小鼠黑色素抑瘤模型、肺转移模型和复发模型,验证了 创制的mRNA疫苗能够有效抑制肿瘤生长及转移,并激发长期记忆T细胞免疫保护。该研究创新性地在细胞内构建区室,优化mRNA表达微环境,增强抗原表达及特异性呈递,为开发高效mRNA纳米疫苗和提升肿瘤疫苗免疫效果提供了新策略。受本基金项目资助,项目负责人郭小翠发表SCI论文5篇(基金标注),包括Sci. Adv.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano等。项目执行期间的阶段性进展和研究成果以宣传稿或科普文章形式被科学网、国家自然科学基金委、中国聚合物等媒体或官方网站报道。
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