疫苗作為有效控制傳染疾病的方法成功挽救了無數(shù)人的性命。基于蛋白質(zhì)的亞單位疫苗具有優(yōu)異的安全性和相對簡單的工藝流程。亞單位疫苗在體內(nèi)通常要經(jīng)過四步級聯(lián)反應(yīng)，①疫苗被遞送到淋巴結(jié)②樹突細(xì)胞攝?、蹣渫患?xì)胞逐漸成熟④MHC-I多肽復(fù)合物刺激T細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性的CD8+ T 細(xì)胞。因此誘導(dǎo)有效的免疫激活反應(yīng)與每一步息息相關(guān)，如何將每一步效率最大化是目前亟待解決的問題。介孔二氧化硅納米粒子（MSNs）憑借其巨大比表面積、表面易于修飾、負(fù)電位以及表面親水的硅羥基等優(yōu)勢在疫苗遞送中引起了廣泛的關(guān)注。但也存在遞送效率差、抗原負(fù)載量較低等有待改進(jìn)的地方，并且介孔二氧化硅納米粒子的抗原交叉?zhèn)鬟f呈遞能力鮮有報(bào)道。
四川大學(xué)華西藥學(xué)院孫遜教授和高分子科學(xué)與工程學(xué)院張凌副教授合作首次研究了靶向淋巴結(jié)的MSNs粒子的孔徑對于免疫應(yīng)答的影響。通過探究不同孔徑的MSNs粒子的靶向、細(xì)胞攝取、呈遞以及免疫應(yīng)答的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明不同孔徑的MSNs對于前三步級聯(lián)反應(yīng)沒有明顯影響，但較大孔徑（12.9 nm）的介孔二氧化硅負(fù)載卵清蛋白之后具有最強(qiáng)的細(xì)胞免疫應(yīng)答，具有最好的抗腫瘤效果，有望在免疫治療和癌癥疫苗等領(lǐng)域得到進(jìn)一步的應(yīng)用。該項(xiàng)研究成果以題為“The pore size of mesoporous silica nanoparticles regulates their antigen delivery efficiency”發(fā)表在《Science Advances》（見文后全文鏈接）。
【圖文解讀】
MSNs的制備與蛋白負(fù)載：研究者通過兩相合成法制備了粒徑在80 nm左右、孔徑分別為7.8 nm（MSNs-S）、10.3 nm（MSNs-M）和12.9 nm（MSNs-L）的介孔二氧化硅納米粒子。在抗原包覆和釋放實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)MSNs-L展現(xiàn)出最高89.6%的負(fù)載率，同時(shí)在PBS溶液放置3天之后大部分抗原仍然保持在孔中，表明卵清蛋白OVA和介孔二氧化硅較強(qiáng)的相互作用。
MSNs-OVA的體外細(xì)胞攝取和抗原交叉呈遞：研究者選擇以較低細(xì)胞毒性的濃度作為研究對象，熒光測試表明三種MSNs-OVA-Cy5具有顯著性增強(qiáng)的細(xì)胞攝取能力，同時(shí)不同孔徑的粒子沒有明顯差異。隨后利用流式細(xì)胞儀檢測了抗原交叉?zhèn)鬟f相關(guān)復(fù)合物H-2Kb-SIINFEKL，結(jié)果表明將卵清蛋白負(fù)載到介孔二氧化硅中增強(qiáng)了DC細(xì)胞的攝取，溶酶體逃逸以及交叉呈遞。隨后通過檢測其對骨髓樹突狀細(xì)胞（BMDCs）成熟的影響，結(jié)果表明MSNs-OVA上調(diào)相關(guān)因子CD80和CD60的表達(dá)，具有作為免疫佐劑的能力。
MSNs-OVA體內(nèi)靶向和免疫激活：為了驗(yàn)證材料是否在體內(nèi)同樣具有靶向和激活相關(guān)免疫細(xì)胞的能力，研究者通過熒光成像發(fā)現(xiàn)MSNs-OVA-Cy5在注射10小時(shí)后熒光強(qiáng)度達(dá)到最大，而單獨(dú)的OVA熒光強(qiáng)度一直呈衰減趨勢。進(jìn)一步分析CD8a+CD11c+和CD11b+CD11c+細(xì)胞含有目標(biāo)熒光的數(shù)量，研究者發(fā)現(xiàn)不同孔徑的MSNs-OVA處理的結(jié)果沒有明顯差異，但都遠(yuǎn)高于單獨(dú)OVA的數(shù)量。
MSNs-OVA免疫應(yīng)答：研究者在給小鼠注射納米粒子之后檢測其血液中IgG和IgG1相關(guān)抗體的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同孔徑的二氧化硅可以增強(qiáng)OVA的免疫原性，并且和孔徑相關(guān)，MSNs-L-OVA產(chǎn)生最強(qiáng)的免疫應(yīng)答，同時(shí)其誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子的能力最強(qiáng)。
MSNs-OVA抗腫瘤效果：MSNs-OVA可以促進(jìn)CD8+細(xì)胞產(chǎn)生FN-γ干擾素，因此具有一定的抗腫瘤能力。令人驚喜的是三種MSNs-OVA都具有增強(qiáng)的抑制腫瘤生長的能力，MSNs-L-OVA和MSNs-M-OVA都能較好的延長小鼠的存活時(shí)間，其中MSNs-L-OVA抑制腫瘤生長效果最佳。
【小結(jié)】
綜上所述，通過調(diào)控多孔二氧化硅納米粒子的孔徑來調(diào)控相應(yīng)細(xì)胞的免疫激活過程，MSNs-L-OVA在不需要其他免疫佐劑的條件就可以實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的抗腫瘤效果，MSNs-L為研究免疫激活和腫瘤疫苗提供了新思路。
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