2023年12月09日,張醉團隊在期刊《International Journal of Pharmaceutics》上發(fā)表題為" Effects of PEG antibodies on in vivo performance of LNP-mRNA vaccines"的研究論文。

研究團隊通過艾特森微流控制備儀制備納米粒,研究PEG抗體對動物模型中針對LNP-mRNA疫苗安全性和有效性的影響。

研究背景
LNP-mRNA疫苗是新冠防控的有效手段,PEG作為LNP核心成分可提升其穩(wěn)定性、延長循環(huán)時間,卻被認為是接種過敏不良反應(yīng)的可疑誘因。人群中因化妝品、工業(yè)原料等環(huán)境暴露普遍存在PEG抗體,且新冠LNP-mRNA疫苗接種還會進一步誘導其產(chǎn)生。此前研究發(fā)現(xiàn)PEG抗體可引發(fā)PEG化納米藥物的加速血液清除、補體活化相關(guān)假過敏等反應(yīng),但PEG抗體對LNP-mRNA疫苗體內(nèi)作用的具體影響、機制,以及其在國人中的分布特征均不明確。
1. LNP-mRNA機制圖&制備過程

圖例1:LNP-mRNA機制圖&制備過程
2. 人血清中PEG IgM與IgG的分布特征檢測
首先該研究團隊通過ELISA檢測847名不同健康狀況、年齡和性別的中國人血清中的PEG IgM/IgG,分析其分布特征,證明了PEG抗體在人群中普遍存在,IgM、IgG占比分別為31.1%、3.4%,且與年齡無關(guān),女性IgM更高,慢病患者抗體水平低于健康人群。

圖例2:人血清中PEG IgM與IgG的分布特征檢測
3. PEG抗體對LNP體內(nèi)藥代動力學的影響
接著該研究團隊給小鼠、大鼠注射PEG化脂質(zhì)體誘導產(chǎn)生PEG抗體,再肌內(nèi)注射DiD 標記LNP并檢測其血藥濃度,證明了PEG抗體會顯著縮短LNP體內(nèi)血液循環(huán)時間,降低 AUC值,加速其體內(nèi)清除。

圖例3:PEG 抗體對LNP體內(nèi)藥代動力學的影響
4. LNP在PEG抗體陽性小鼠和大鼠體內(nèi)的組織分布與表達
隨后,研究團隊通過活體成像和熒光定量,觀察DiD標記LNP及LNP-Luc在PEG抗體陽性小鼠、大鼠體內(nèi)的組織分布與表達,證明了PEG抗體會促使LNP在肝、脾大量蓄積,且提升其在肝、脾的mRNA表達,淋巴結(jié)則無明顯變化。

圖例4:LNP在PEG抗體陽性小鼠和大鼠體內(nèi)的組織分布與表達
5.PEG抗體對LNP在大鼠肝細胞中分布的調(diào)控作用
然后,該研究團隊通過分離PEG抗體陽性大鼠肝臟各類細胞,經(jīng)流式細胞術(shù)檢測LNP攝取情況,證明了PEG抗體主要促進肝臟實質(zhì)細胞、內(nèi)皮細胞、巨噬細胞對LNP的攝取,是LNP肝臟異常代謝的關(guān)鍵因素。

圖例5:PEG抗體對LNP在大鼠肝細胞中分布的調(diào)控作用
6. PEG抗體對LNP-mRNA疫苗抗體產(chǎn)生的影響
進一步地,該研究團隊給PEG抗體陽性小鼠接種LNP-mRNA疫苗,檢測抗刺突蛋白IgG,同時監(jiān)測大鼠接種后PEG抗體變化,證明了PEG抗體對疫苗誘導的體液免疫無顯著影響,且LNP疫苗會誘導機體長期產(chǎn)生PEG抗體。

圖例6:PEG抗體對LNP-mRNA疫苗抗體產(chǎn)生的影響
7. PEG抗體對樹突狀細胞攝取LNP及相關(guān)功能的影響
之后,該研究團隊體外培養(yǎng)小鼠樹突狀細胞,研究PEG抗體對其攝取LNP、mRNA表達及成熟的影響,結(jié)合體內(nèi)檢測,證明了PEG抗體增強DCs對LNP的攝取、抑制其體外mRNA表達,而體內(nèi)脾組織LNP蓄積抵消該作用,最終維持疫苗免疫效果穩(wěn)定。

圖例7:PEG抗體對樹突狀細胞攝取LNP及相關(guān)功能的影響
8. PEG抗體介導LNP引發(fā)的補體活化及毒性效應(yīng)
研究團隊通過溶血實驗、檢測補體活化產(chǎn)物及給小鼠靜脈注射不同劑量LNP,發(fā)現(xiàn)PEG抗體會增強LNP誘導的補體活化,低劑量肌內(nèi)注射無明顯毒性,高劑量靜脈注射會引發(fā)補體劇烈活化,甚至導致小鼠死亡。

圖例8:PEG抗體介導LNP引發(fā)的補體活化及毒性效應(yīng)
9.不同PEG抗體水平人血清中LNP的補體活化作用檢測
最后,研究團隊將LNP與不同PEG抗體水平的人血清共孵育,通過溶血實驗檢測補體消耗,證明了人體中PEG IgM單陽性 IgM/IgG雙陽性血清會顯著增加LNP誘導的補體活化,提升人體發(fā)生加速血液清除和超敏反應(yīng)的風險。

圖例9:不同PEG抗體水平人血清中LNP的補體活化作用檢測
知識分享:研究亮點
1 該研究基于84例中國人群大樣本,明確了健康及高血壓、高血脂、高血糖人群中PEG抗體的分布特征。
2 研究系統(tǒng)闡明了PEG抗體對LNP-mRNA疫苗的體內(nèi)作用機制,證實其僅影響疫苗的體內(nèi)分布、循環(huán)及補體活化,不改變疫苗誘導的體液免疫效果,厘清了PEG抗體對LNP-mRNA疫苗效能與安全性的差異化影響。
3 該研究在動物模型和人血清中證實PEG抗體可通過介導補體活化,使高劑量靜脈注射LNP產(chǎn)生致死性副作用,為LNP-mRNA疫苗的臨床風險防控提供了全新的實驗依據(jù)和評估維度。
參考文獻:
International Journal of Pharmaceutics (IF 5.2) Pub Date : 2023-12-09 , DOI:10.1016/j.ijpharm.2023.123695
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