构建纳米管阵列高效光穿孔系统可控递送mRNA疫苗进入树突状细胞的研究
批准号:
62105380
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:
刘静
依托单位:
学科分类:
生物、医学光学与光子学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘静
中文摘要
CD8+T细胞是清除肿瘤的关键,其诱导依赖于抗原在树突状细胞(DC)中的高效递呈。将编码抗原的mRNA疫苗递送入DC实现抗原的内源性表达被认为是最有效的手段。然而,因其强大的天然防御机制,DC难以被转染,物理递送可能优于化学转染和病毒载体。申请人前期系统性比较研究了碳基光热材料在光穿孔中的性能,开发了优于传统电穿孔的氧化石墨烯(rGO)光穿孔系统,可实现反复穿孔和胞内递送。为进一步调控穿孔孔径,实现mRNA向穿孔部位同步定向迁移,避免游离rGO在临床中的潜在毒性,本项目拟构建rGO包覆纳米管阵列光穿孔递送系统。利用激光激发rGO包覆的氧化铝纳米管产生穿孔,同时利用纳米管实现mRNA的同步注射。探索激光和纳米管参数对光穿孔孔径的调节,实现对不同长度mRNA穿孔条件的精确匹配,并探讨光热效应对DC细胞抗原递呈功能的潜在促进作用,最终将DC回输体内,激发CD8+T细胞反应,促进癌症免疫治疗。
英文摘要
CD8+ T cell is the key cell that could eliminate the tumor, which could only be activated by the presentation from the dendritic cell (DC). It is considered as an efficient way to deliver the antigen encoded mRNA into the DC to get an endogenous expression. However, due to the natural defense system, DC is hard to be transfected. Physical delivery methods could be a better choice than the biochemical transfection methods and viral vectors. The applicant has systematically studied the carbon-based photothermal materials used for laser-induced photoporation and developed a rGO-photoporation system, which is much better than traditional electroporation. A repeated photoporation is achieved for intracellular delivery. To further regulate the size of the pore and to control the migration of mRNA into the pore simultaneously, as well well without endocytosis of rGO, we propose to develop a rGO coated nanostraw array assisted photoporation delivery system. By illuminating the rGO coated nanostraw to porate the cell membrane, the mRNA is injected into the cells spontaneously. We will investigate the parameters of laser and nanostraw to regulate the pore size to match with different sizes of mRNA. We will also explore if the photothermal effect could induce better presentation function of DCs. The loaded DCs will be injected back to the body to activate the CD8+ T cell and induce cancer immunotherapy.
癌症免疫治疗相比于传统癌症治疗方法更具安全性和高效性,其中树突状细胞疫苗(DC vaccines)是癌症免疫治疗的重要形式之一。通过分离癌症病人自身的免疫细胞并进行体外基因改造后再回输,可以更有效地杀伤肿瘤细胞。在此过程中,体外递送肿瘤特异性抗原至DC是制备疫苗的关键步骤,经过编码成功的DC回输到病人体内后可激活T细胞,进一步杀死肿瘤细胞。然而,由于DC的高免疫原性,体外高效转染核酸分子进入DC,同时维持高细胞活性并避免DC提前成熟,仍然是一个重要的科学和技术挑战。基于此研究背景,本项目探索了利用物理方法突破细胞膜屏障和在体黏膜屏障,实现胞内核酸分子安全高效递送的新途径以及在体核酸疫苗接种的新方法。首先,本项目采用氧化物纳米管/纳米多孔膜和作为多物理场耦合工具,通过在细胞膜表面形成纳米级穿孔实现核酸分子的胞内递送。研究表明,激光耦合的纳米管光穿孔递送效率较低(<5%),同时RNA-seq结果显示,三维纳米结构会改变DC的基因表达,进而影响其表型和细胞周期。为了提高递送效率和优化转染后DC的性能,本项目提出了基于平面纳米孔结构的局域化电穿孔递送系统,在低电压(<30 V)条件下实现细胞膜的可逆电穿孔,有效递送DNA/RNA至细胞质(高达~70%),并避免核酸分子在细胞外培养液中的降解。在进一步研究中,本项目发现该递送方法对不同类型细胞的转染效率存在显著性差异,其中具有强扩展表型的贴壁细胞转染效率较高,而悬浮细胞效率相对较低,这为多细胞类型的在体核酸疫苗递送奠定了基础。基于局域化电穿孔的高效递送,本项目同时开发了一种结合电穿孔和电泳效应的实心微针阵列电转染系统,实现了DNA疫苗在小鼠体内的高效递送,显著提高了体液免疫反应和细胞免疫反应,并实现了针对病毒变异的核酸疫苗的快速筛选。本项目的研究为开发新型细胞递送系统和在体核酸疫苗技术提供了重要的理论和实验依据,其研究成果具有潜在的临床转化价值,为精准医学和个体化治疗的进一步发展提供了科学依据和技术支撑。
UBC9介导PMP22的SUMO化修饰抑制糖尿病周围神经修复再生的机制探究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2024
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负责人:刘静
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依托单位:
国内基金
海外基金