新發突發傳染病已成為全球公共衛生的巨大挑戰，疫苗接種是傳染病防控最為經濟有效的科學手段之一。艾滋病毒、新型冠狀病毒、結核分枝桿菌等多種高致病性微生物主要通過生殖道、呼吸道等黏膜表面入侵宿主。因此，在黏膜表面誘發出高效、持久的特異性免疫應答對于研發下一代高效黏膜疫苗至關重要。

近些年，病毒載體疫苗取得了快速發展。例如，基于腺病毒載體（Ad）的新冠疫苗等已在多個國家獲批臨床應用。目前，Ad載體疫苗主要以肌肉注射方式使用，可有效激發系統性免疫應答，但其黏膜免疫應答較弱。相較而言，黏膜免疫（例如鼻噴）可在呼吸道、生殖道等黏膜表面產生高水平的免疫應答，進而起到更好地保護效果。然而，如何突破黏膜黏液的物理屏障、強降解能力、附著性差等是研發高效黏膜疫苗所面臨的重大科學挑戰。

針對該難題，我校公共衛生學院（深圳）孫彩軍教授聯合浙江大學及中科院等團隊通力合作，利用低聚殼聚糖（oligoCS）的自組裝性能和生物黏附理化特性，在單個病毒顆粒表面進行化學修飾以改變其黏膜附著能力。研究發現，在合適反應條件下，oligoCS分子可在納米尺度的單個病毒顆粒表面組裝形成一層功能性外殼（Ad@oligoCS），從而改變了病毒顆粒表面的電荷性，增強了病毒載體與黏膜組織表面的相互作用。研究還表明，oligoCS外殼在不影響病毒載體感染活性的基礎上，拓展了其對不同細胞種類的基因遞送效率。進一步的RNA-seq分析和一系列功能實驗發現并證實了該病毒載體疫苗復合物進入細胞的方式從傳統的受體介導（receptor-dependent)轉變為內吞介導（phagocytosis-dependent），并高效激活了抗原遞呈細胞。因此，該策略有望成為一種有潛力的新型黏膜疫苗遞送系統。

通過病毒載體疫苗界面修飾以研發新型高效黏膜疫苗的作用機理示意圖

基于上述研究發現，研究人員在動物模型中進一步驗證了該新策略作為研發黏膜疫苗的可行性。研究人員以攜帶熒光素酶（Luci）報告基因的重組病毒載體（Ad-luci）為模型，通過滴鼻方式研究了Ad-luci或Ad-luci@oligoCS在鼻腔黏膜表面的滯留時間和外源蛋白表達強度。結果表明，相比較于Ad-luci處理組，Luci蛋白在Ad-luci@oligoCS實驗組小鼠鼻腔和肺臟中的表達時間和表達強度得以顯著提高，而這些外源蛋白在黏膜組織表面的持續刺激有利于高效誘發黏膜免疫應答。接著，利用攜帶猴艾滋病（SIV）抗原的重組病毒載體疫苗（Ad-SIV）驗證了該策略誘發黏膜免疫應答的效果。相比較于Ad-SIV免疫組，在Ad-SIV@oligoCS實驗組小鼠的鼻腔、肺臟、腸道、生殖道等黏膜組織都檢測到了更高水平的抗原特異性IgA抗體以及細胞免疫應答。除黏膜免疫應答外，該策略也在實驗小鼠的外周血、脾臟等免疫組織中誘發了更高水平的IgG抗體以及多功能性T細胞等系統性免疫應答。總之，這種病毒載體疫苗界面修飾技術可有效誘發出抗原特異的黏膜免疫應答，對于研發新型高效黏膜疫苗有指導意義，該策略可被廣泛應用于研發針對不同傳染病的新型黏膜疫苗。

該工作以“Shell-mediated phagocytosis to reshape viral-vectored vaccine-induced immunity”為題，于近日在線發表在生物材料類經典期刊Biomaterials。論文第一作者為我校公共衛生學院（深圳）馮鳳玲博士和浙江大學博士生郝海斌，通訊作者為我校公共衛生學院（深圳）孫彩軍教授與浙江大學唐睿康教授、王曉雨副研究員以及中科院廣州生物院陳凌教授。該工作得到了國家重大科技專項、國家自然科學基金和深圳市科技計劃項目的資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014296122100418X