壳聚糖衍生物的免疫调节机制及作为新城疫疫苗佐剂的研究

发布时间：2020-04-02 06:04

【摘要】：免疫佐剂是指可以增强抗原特异性免疫应答的物质,添加到疫苗中可延缓抗原的降解,提高免疫强度,减少抗原使用量;或增强抗原提呈细胞对抗原的处理和提呈能力;刺激淋巴细胞增殖分化;促进细胞释放细胞因子等,因而在疫苗中具有广阔的市场前景。理想的免疫佐剂能够在较少用量下刺激机体产生高效免疫应答,且自身无毒副作用,便于生产和使用。现有的兽用佐剂因不易代谢或易引起不良反应等缺点而越来越不满足市场的要求,因而亟需开发新型无毒副作用的佐剂。壳聚糖为具有一定免疫活性的天然多糖,生物相容性好、无毒且资源丰富,但由于在水中的不溶性限制了其应用,而其衍生物如壳聚糖季铵盐、壳聚糖硫酸酯具有良好的水溶性。因此,本文制备了不同分子量的α、β型壳聚糖及其水溶性衍生物——壳聚糖硫酸酯和壳聚糖季铵盐,并采用红外光谱、核磁共振一维、二维波谱、高效液相色谱等分析手段对其理化性质进行全面解析,确定了其取代位置;通过免疫调节实验筛选出免疫效果好的衍生物,并将衍生物制备成纳米粒,开发具有免疫刺激和抗原递送作用的新型免疫佐剂。主要研究结果如下:1)成功制备了不同分子量的α、β-壳聚糖、壳聚糖硫酸酯和壳聚糖季铵盐衍生物。并以RAW 264.7细胞为模型进行体外细胞试验及免疫机制研究。首先通过细胞的一氧化氮产生量和细胞毒性的测试,发现不同分子量的α壳聚糖免疫效果优于β壳聚糖,壳聚糖硫酸酯和季铵盐衍生物的免疫效果优于低分子量的壳聚糖,而壳聚糖季铵盐衍生物的免疫效果最佳;采用荧光定量PCR、流式细胞术及蛋白印迹等技术,对三类样品的免疫机制研究表明:100μg/mL的壳聚糖硫酸酯可以激活RAW 264.7细胞中的PI3K/Akt通路,并促进核转录因子NF-κB、AP-1进入核内,从而增加TNF-α等细胞因子的表达。100μg/mL的壳寡糖可以激活RAW 264.7细胞中的MAPK及PI3K/Akt通路,并促进核转录因子NF-κB进入核内,从而增加IL-6等细胞因子的表达。而50μg/mL的壳聚糖季铵盐即可激活RAW 264.7细胞中的MAPK,JAK/STAT和PI3K/Akt通路,并促进核转录因子NF-κB和AP-1进入核内,从而增加IL-6等细胞因子的表达。2)新城疫是由新城疫病毒感染导致的一种禽类传染病,自1926年首次发现以来给养禽业造成了巨大损失,因而受到了重视,目前主要通过接种疫苗预防该病。纳米载药系统能够延长药物释放时间,达到缓释效果,作为佐剂可以使抗原缓慢释放从而具有降低抗原使用量等优点。本研究以新城疫病毒为抗原,将壳聚糖季铵盐和壳聚糖作为佐剂,采用离子交联法制备了载新城疫病毒壳聚糖季铵盐/壳聚糖纳米粒,得到的纳米粒平均粒径为320±0.84 nm,多分散系数为0.36±0.02,zeta电位为+18.3±0.5 mV,包封率和载药量分别为37.4±2.69%和16.16±1.84%。通过扫描电镜观察发现纳米粒呈类球形,且表面光滑,无明显聚集现象,且粒径与粒度仪测定结果相近,进一步证明了纳米粒制备成功。体外细胞实验和体内动物实验证明纳米粒无明显细胞毒性,生物安全性好。使用载新城疫病毒纳米粒免疫无特定病原体的鸡后发现,载新城疫病毒壳聚糖季铵盐/壳聚糖纳米粒组的体液免疫水平稍低于白油佐剂组,但其细胞免疫水平显著优于白油组,且均可以使鸡对新城疫病毒的保护率达到100%。综上所述,壳寡糖、壳聚糖硫酸酯及壳聚糖季铵盐能够激活RAW 264.7细胞的信号通路,调节免疫应答。壳聚糖季铵盐/壳聚糖纳米粒作为新城疫疫苗的佐剂能够显著增强鸡的体液免疫和细胞免疫,保护免疫鸡不被新城疫病毒感染,且为壳聚糖季铵盐/壳聚糖纳米粒用作新型疫苗佐剂的研制提供依据。
【图文】：

纳米粒,结构模式,多功能

概述Nanoparticle, NP）的直径在 10-1000 nm 之间（Kumar et成分接近，因而可以通过内吞作用高效地进入活细胞。ahmoudElsabahyandWooley,2012）所示，纳米粒具有比径小等特点，因其特殊的物理和化学特性得以在许多医药因递送、成像、光动力治疗、组织工程（Vanic and Skal., 2013）。纳米粒的粒径小，，因而能够透过多种生物屏标组织。具有靶向性功能的纳米粒可能克服耐药性（Kim11）。另外，基于纳米结构的诊断方法具有更高的分辨率统方法具有优势（Nam et al., 2003）.

纳米粒,机体,方式,生物分子

ocytosis）作用内化纳米粒（Lunovet al.,2010）。纳米粒的大小（; Rejman et al., 2004）、形状（Chithrani et al., 2006）、表面电荷abhasetwar et al., 1998）和表面化学（Labhasetwar et al., 1998;理化性质对细胞提呈有很大的影响。如图 1.2 所示（Lietal.机体后，可与溶解在体液中的细胞外生物分子（如蛋白质、互作用，而后再与细胞膜发生作用（Treuel et al., 2013）。纳白质，即所谓的蛋白冠（Cedervall et al., 2007a; Cedervall et atal.,2012）。因此，细胞表面受体是与包裹在生物分子中的粒与粒子结合的。另外，细胞也可被动摄取纳米粒（Treuelet al.Smith et al., 2013）所示，被摄取后的纳米粒对免疫的激活可一是直接起到免疫刺激作用（如图中 a 路径），二是通过递疫刺激作用（如图中 b 路径）。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S859.797

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