粘膜疫苗开发基于脂质体技术

文摘

免疫预防传染性疾病是最有效的,如果位于门户入口的病原体。因此,有越来越多的疫苗配方需求,可以口服后引起强烈的保护性免疫,呼吸,或生殖道管理。目前,市场上只有少数粘膜疫苗被发现,但最近的技术进步和更好的理解的原则,决定启动粘膜免疫反应造成了更乐观的看法粘膜疫苗的未来。减毒活疫苗疫苗相比,子组件疫苗,最常见的蛋白质,被认为是更安全,更稳定,和不太复杂的生产,但他们需要的无毒和临床安全有效的佐剂。此外,另一个限制因素是大剂量抗原通常需要粘膜疫苗。因此,粘膜佐剂的组合与纳米技术的最新进展提供了一个有吸引力的解决这些问题。特别是,脂质体技术是理想的蛋白质抗原和佐剂组合到一个有效的粘膜疫苗。在这里,我们描述和讨论最新进展使用各种类型的脂质体纳米颗粒配方中传达强烈的承诺的成功发展下一代的粘膜疫苗。

1。介绍

大多数病原体进入人体通过粘膜表面,因此,疫苗目标呼吸、胃肠道、或泌尿生殖器有吸引力,因为他们刺激当地预防感染。然而,由于强烈的粘膜佐剂和通常的要求相对大量的抗原,只有几个这样的疫苗已经发达国家和大多数都是减毒活疫苗。而减毒活疫苗疫苗可能是有效的,子组件疫苗通常是更安全、更少的生产和监管的并发症。因此,工作的重点是开发基于子组件粘膜疫苗,但是这也需要确定适当的和有效的粘膜佐剂来增强免疫应答。子组件的疫苗可以由细菌整个细胞组件,病毒样颗粒或其他粒子,多糖,完整的蛋白质结构,或肽在粘膜佐剂一起膜可以刺激强烈的免疫反应和预防感染。等粘膜疫苗更合理的,他们带着几个优势注射疫苗。特别是,粘膜疫苗可以引起局部和全身免疫反应和他们更安全,因为他们不需要针,可能允许大规模疫苗接种,当大流行性流感感染的传播是一个威胁1,2]。粘膜疫苗也可能导致增加依从性,减少传染性疾病传播的风险,与传播已经经历了丙型肝炎和HIV感染后注射疫苗的使用(3]。最重要的是,粘膜免疫抒发抗原当地IgA和系统性免疫球蛋白抗体,以及很强的系统性和组织居民CD4细胞⁺和CD8⁺T细胞免疫(图1)。尽管有这些优点,只有少数粘膜疫苗商业化。这样做的原因是需要安全有效的粘膜佐剂疫苗配方以及很多需要保护退化的抗原,例如,在口服(4]。因此,小说发展的抗原和佐剂的组合为下一代纳米粒子有效的粘膜疫苗是急需的。

脂质体被广泛用作疫苗抗原运载工具;这些配方的优点是(a)保护抗原退化,(b)组织仓库或缓慢释放的抗原,影响和(c)促进抗原的抗原呈递细胞(APC) (5,6]。磷脂酰胆碱是最常见的油脂用于脂质体制造业。然而,纳米颗粒可以由多种脂质和蛋白质,也已经发现改变它们的物理化学和生物特性。古典脂质体也逐步取代了更先进技术的新一代lipid-based nanovesicles (L-NVs),具有更复杂的功能和更少的缺点。Niosomes、transfersomes sphingosomes和其他nonliposomal lipid-based纳米粒子优异地回顾了格里马尔迪et al。7]。例如,病毒样颗粒(车牌区域)或病毒颗粒L-NV包含virus-derived或重组蛋白,以这种方式有效地交付给免疫系统(8]。这种技术被用于两个商业疫苗,Inflexal(对抗流感)和Epaxal(针对甲型肝炎)9,10]。目前,几个liposome-based疫苗运载系统预防传染病正处于临床试验(表1)。

粘膜疫苗最初设计为口服药物。后,今天也鼻内的疫苗开发和几种不同路线的政府正在探索粘膜疫苗接种,包括肺、生殖道,直肠,舌下路线。而临床前动物模型的例子表明,原则上所有这些航线工作得很好,只有口腔和鼻内路线已被用于人类疫苗许可(11]。这样做的原因可能只是归因于大多数这些疫苗对胃肠的感染(需要口服疫苗)。重要的是,佐剂的选择是至关重要的,因为它能增强和调节免疫反应的疫苗。例如,宽度、质量和疫苗的长期保护作用可能直接依赖于辅助(12]。脂质体本身也可以作为佐剂,可以增强免疫反应时即使口服(13]。特定类型的脂质体,layersomes,脂质体的涂有单个或多个层可以使聚合电解质的生物相容性,已发现刺激重要血清免疫球蛋白和粘膜IgA抗体和T细胞反应产生和干扰素- - 2γ(14]。值得注意的,口头的路线通常需要大量的抗原和防止酶促降解。此外,一个有效的口服脂质体疫苗应该有效地破坏抗原的粘液屏障促进吸收肠道粘膜抗原呈递细胞(apc)。

而口服疫苗接种疫苗的开发人员提供一个真正的挑战,鼻内(i.n)路线更为宽容。事实上,i.n.比口服疫苗接种疫苗接种有几个优点。这包括需要更少的抗原和抗原退化的风险大大降低(15]。有趣的是,IgG-coupled脂质体具有增强transmucosal运输比普通脂质体给i.n免疫原性。16]。因为划分的黏膜免疫反应,由于收购组织归巢受体激活淋巴细胞,鼻腔免疫也促进一个更具体的免疫反应在呼吸道而口服免疫。这也导致,优秀的生殖道免疫后可以实现。n,免疫接种,而口服疫苗接种后情况并非如此。因此,当地分泌IgA (sIgA)抗体和生殖道细胞毒性T细胞比通过更有效地刺激i.n.免疫后口服免疫(17- - - - - -20.]。

在本文我们将描述和讨论脂质体作为有效的黏膜免疫的疫苗运载工具。在第一部分中,脂质体的影响疫苗功效的成分和结构,第二部分将讨论的性质和品质产生的免疫反应后脂质体疫苗将被描述。最后,在最后一节中,我们试图总结当前站liposome-based疫苗领域和未来的角度对下一代的发展有效的粘膜疫苗。

2。脂质体作为疫苗运载工具

脂质体是球形脂质双分子层结构的水核心规模从几十纳米到几个微米直径。脂质体技术于1960年代首次探索Bangham等人作为一个模型系统在生物膜对离子的扩散,并且已经在1970年代有一个兴趣使用药(39,40]。当时,一些研究人员还测试了他们的辅助功能,自从他们被用于各种疫苗配方由于其固有的结构和化学性质41]。磷脂通常划定的壳的主要成分水脂质体的核心。这些分子是两亲性,包含两个脂肪酸链的疏水尾部组成由甘油骨干组成的亲水性headgroup磷酸盐和潜在的另一个共同确定其化学性质的有机分子,如图2。在水环境中,这种极化结构促进自组装与脂肪酸安排面对面,形成一种油状outwards-facing磷酸基之间的隔间。脂质体的安排是一个中空的球体,由单个或多个磷脂组成的囊泡影响形成单膜或multilamellar粒子。其他类型的脂质,两亲性结构的共同点,在脂质体可能合并。其他有趣的脂质类的上下文中的例子疫苗载体配方固醇,尤其是胆固醇(Chol);鞘脂类,鞘氨醇骨干与headgroup和一个酰基链尾;和脂溶性维生素,如生育酚(维生素E)。

脂质体的疏水性和亲水性区域让他们多才多艺的和有用的作为抗原携带者:疏水肽或蛋白质可以插入内疏水中心的双分子层而亲水分子可以封装在囊泡的核心或绑定到其表面(图3(c))。表面抗原的绑定可以通过共价连接,也可以通过吸附或静电相互作用发生。另外,一个antigen-bound疏水性锚可以插入到双分子层中。脂质体在疫苗配方的另一个优点是,物理化学性质的适应性很强,大小,电荷,lamellarity可以满足要求的疫苗。特别是电荷和膜流动性的脂质体可以通过改变调整脂质成分(42]。

不同磷脂的特性取决于他们的极地headgroup和它们的脂肪酸尾巴的本质。脂质headgroup发挥关键作用的特点,在确定表面属性和囊泡的表面电荷。天然磷脂可以分为6个类型根据其headgroup:磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰肌醇(PI), phosphatidylglycerol (PG),或磷脂酸(PA)。而PS,π、PG和PA带负电荷,PC和体育是中性的,但两性离子。进一步,流动性和膜的渗透性,在扩展,其抵抗退化,这里被称为稳定,既取决于酰基链的长度和饱和度的尾巴以及headgroup的电荷。所有这些因素影响脂类的转变温度,这是反过来的脂质膜是否存在决定性的凝胶或流体相在一定温度。这些因素也决定多组分薄膜进行小规模的趋势相分离导致异构分布不同的脂质。常见的调制器的膜透性和流动性是胆固醇,也影响liquid-to-gel阶段温度(43]。

化学修改的可能性headgroup和尾地区产生生产合成磷脂的选项根据特定的需求。例如,带正电的脂质体已经使用合成阳离子脂质,如1、2-dioleoyl-3-trimethylammonium丙烷(DOTAP), 1, 2-dimyristoyl-trimethylammonium丙烷(DMTAP)和溴化dimethyldioctadecylammonium (DDA)。由此,由此可见,脂质成分的选择将大大影响脂质体的生物物理和化学性质。同时,通过选择自然存在于细胞膜脂质,脂质体可完全生物降解,无毒,nonimmunogenic在自己44,45]。另一方面,如果组件与古细菌的起源,细菌,或病毒膜的选择,他们可以提高免疫原性的配方35,37,46- - - - - -50]。因此,PS自然暴露表面的细胞发生凋亡,并以这种方式包含PS的脂质体可能有效地触发被巨噬细胞吞噬作用[51- - - - - -53]。最后,许多其他的修改可以使脂质体,进一步扩展这些纳米粒子的高的多功能性。这样的修改包括针对代理商的附件如半乳糖或APC-specific抗体的聚合物,例如,保利(ethyleneglycol),或添加不同种类的涂料,如壳聚糖(38,54- - - - - -58]。此外,当引入一个生理液,纳米粒子如脂质体获得动态层吸附蛋白质的日冕的性质是由粒子的大小和表面性质,以及颗粒的剪切应力是暴露于(59- - - - - -62年]。在实践中这意味着,精心设计的吸附表面性质可能改变一个复杂的蛋白质混合物。这可以有许多不同的后果;例如,蛋白质电晕可能掩盖表面配体,以这种方式防止受体结合,或它可能导致补体的激活63年- - - - - -65年]。

3所示。脂质体的理化性质的疫苗

3.1。表面电荷

虽然脂质体具有不同特点被广泛用于疫苗交付,它仍然是解释为什么不同脂质体配方调制不同的免疫反应。本质上是很难分析的贡献不同的属性,因为改变一个属性通常影响一个或几个人。例如,表面电荷可以被改变通过改变脂质成分;然而,通过改变脂质成分也可能会改变其他属性,如膜流动性、刚度和稳定性。因此,它可能很难直接评估的影响改变脂质体的理化性质不同的免疫反应。然而,已经进行了很多尝试描述改变脂质体的特点后,对免疫反应的影响。这些参数之一是脂质体,由电动电势,评估测量静电势的所谓的极限扩散双电层,围绕粒子(图3(a))。双层扩散层的不同带电离子空间分布在颗粒的表面,这样就屏蔽。电动电势的大小,因此,取决于离子的浓度在双层内,还有其他因素,如离子强度和分散介质的pH值。时,必须牢记这个比较电动电势值在不同条件下在不同的研究和报道。

因为细胞表面以及粘膜的粘液涂膜带负电荷,经常会有这样的假设:带正电的脂质体将表现出更强的与细胞膜的相互作用以及mucoadhesion增加。后者导致清除率降低,也就是说,从粘膜清除膜慢。值得注意,增加与细胞膜的相互作用和延长曝光时间抗原的粘膜表面被认为导致增加抗原的细胞吸收和更强的免疫反应。然而,这并非总是如此。一般来说,积极的阳离子脂质体收取已被证明是更好的保留,更在粘膜免疫原性膜带负电荷或中性脂质体(66年,67年]。此外,阳离子脂质体被发现有效地交付抗原粘液和抗原呈递细胞(apc)所示一个气道上皮细胞和脂质体的体外模型由distearoylphosphatidylcholine (DSPC) /海藻糖6 6-dibehenate (TDB)(中性)和DSPC / TDB DDA(正面)和不同数量的英国68年]。此外,阳离子脂质体组成DOTAP /胆固醇,DMTAP /胆固醇,或者,最突出,polycationic鞘脂类神经酰胺carbamoyl-spermine (CCS)和胆固醇被证明有效的刺激系统和粘膜体液和细胞免疫反应i.n.免疫后小鼠(32]。相比之下,中性脂质体与dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC)或阴离子与DMPC脂质体/ dimyristoylphosphatidylglycerol (DMPG)作为免疫原相对无效的32]。而一个正电荷增加脂质体的免疫原性,它仍然还有待进行更详细的调查。事实上,带负电荷的脂质体已被证明是比两性离子和带正电的脂质体和免疫原性甚至有人推测,阴离子脂质体可以对肺泡巨噬细胞产生免疫抑制效应,以这种方式促进一个增强体液免疫反应(33,69年- - - - - -72年]。因此,可以假设几种机制由脂质体的电荷调制。同样重要的是要指出,改变脂质体的不可避免地涉及到修改脂质成分,也最有可能会改变其他属性,如膜异构性、流动性和稳定性73年]。自然,也负责脂质体可能显著影响的免疫原性,不同的路线,因为这可能提供不同的微环境。

3.2。脂质成分

脂质成分(图3(b))是影响脂质体的稳定性;一个更稳定的配方可能导致更大数量的生物抗原,可能还得宝效果。汉等人从各种组合的胆固醇,脂质体dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) dipalmitoylphosphatidylserine(民进党),和distearoylphosphatidylcholine (DSPC)和发现,某些组合对其稳定性的影响。脂质体与DSPC,转变温度更高,更稳定的体外和有可能更好地保护抗原从胃肠道降解[49]。也发现稳定的脂质体含有民进党诱导强IgA反应相比,配方没有民进党(34]。DPPC / DMPG和DPPC / PS的组合已经发现有效的靶向脂质体巨噬细胞,尽管DPPC / DMPG发现免疫原性比与DPPC脂质体/棕榈酰磷脂酰乙醇胺(DPPE)或DPPC / PS。值得注意,改变脂质成分也导致了改变,DMPG和PS类型更带负电(73年]。此外,阳离子liposome-hyaluronic酸(HA)混合纳米颗粒系统最近对DC成熟开发和测试。发现主要的upregulation costimulatory分子,包括CD40、CD86, MHC II级,负责一个增强的效果,大大促进了一个增强特异性T细胞和抗体反应后i.n.接种疫苗(74年]。

正如前面提到的,使用古细菌脂质,脂质体可以更多的免疫原性和脂质体由古细菌膜脂质(archaeosomes)被发现更多的脂质体与鸡蛋磷脂酰胆碱(EPC) /胆固醇在诱导卵清蛋白(OVA -)特定的免疫球蛋白和抗体IgA口服后在小鼠模型46]。这可能是由于增加胃肠道的稳定,这一事实archaeosomes更好的保留在小肠46]。然而,可能在一定程度上也反映了这一事实的差异archaeosomes带负电荷而EPC / Chol-liposomes是中性的。

3.3。抗原定位在脂质体配方

将抗原纳入脂质体的方法有很多。这就提出了一个问题:一些策略是否比别人更有效的优化脂质体的免疫原性。抗原可以驻留在水脂质体的核心,插入膜传单或绑定到表面通过共价键或分子间作用力(图3(c))。因此,存在大量的组合和那些可以用来增强抵抗抗原退化或促进抗原摄取。因此,脂质体配方可能为特定的需求和目的。如果口服疫苗的设计,你可以假设封装脂质体内的抗原应该是一个有效的策略来防止酶促降解。然而,通过将脂质体的抗原,免疫原性可能会受到损害,因为抗原不会立即访问装甲运兵车。因此,如何选择物理上的抗原结合脂质体可能产生重要的后果,可能极大地改变免疫应答。不幸的是,直到现在等方面并没有以一种系统化的方式来解决。当口服药物,封装抗原可能更有效地刺激当地IgA和血清免疫球蛋白抗体反应相比可溶性抗原与脂质体(混73年,75年]。另一方面,i.n.政府后,混在抗原和脂质体已经相当有效甚至比liposome-encapsulated抗原(32,70年]。有趣的是,发现了脂质体产生immunoenhancing效果即使管理前48小时内抗原(70年]。此外,即使是脂质体表面抗原,而不是完全封装抗原,更发现了免疫原性i.n.免疫[之后71年]。也许,这些观察我的强调。n路线不太敏感的抗原退化相比口服路线。因此,根据不同的给药途径,显然,抗原可能是也可能不是免疫原性当暴露表面的脂质体和许多配方可能,事实上,有利于表面绑定以及封装抗原。事实上,这可能也适用于辅助。发现霍乱毒素b亚单位(施)辅助绑定到脂质体的表面时相比,更有效的封装在脂质体(76年]。事实上,一个具有挑战性的问题是和本地化的关系应该是抗原和佐剂的脂质体。从理论上讲,它可以辩称,由于佐剂主要包括促进树突状细胞- (DC)启动的T细胞应该封装,尽管表面抗原应封装和绑定到安全足够的刺激也天真的B细胞。值得注意的是,B细胞通常识别受体的三维结构,而T细胞受体反应退化线性肽。然而,这个有趣的问题已经不调查,只有一些研究已经发表在这个话题。例如,它已被观察到,通过改变lipid-to-antigen比率,可以不同诱导体液和细胞免疫反应(32,77年]。因此,脂质体后的免疫反应可能政府不仅受到抗原和脂质成分的选择也相对比例和本地化的脂质体。

3.4。大小和Lamellarity

广泛的单膜和multilamellar脂质体不同大小已经发现变量影响粘膜免疫(图之后3(d))。同时,不幸的是,multilamellarity程度不是经常报道,大小的影响和/或lamellarity的免疫原性脂质体仍有待确定。例如,单膜archaeosomes之间的比较研究,直径100纳米,或大型multilamellar骨料multilamellar这些明确确定更好的免疫原性的聚合物(35]。值得注意,不仅大,而且脂质组装单膜和multilamellar结构之间是不同的,在这个例子中。另一方面,另一项研究报道,组成的“双脂质体,”小(~ 250海里)脂质体由SoyPC, DPPC,胆固醇,SA封装到一个更大的(1 - 10μ米)外由DMPC脂质体和DMPG,被发现仅仅通过口服免疫原性比单独的小脂质体(36]。综上所述,构造均匀单分散和单膜脂质体非常具有挑战性和不同程度的multilamellar构造可能共存,使得实验结果的解释困难,但最近这一技术进步可能允许更精确的比较的影响大小,lamellarity,整体结构在未来(78年]。

3.5。修改增加脂质体抗原的生物利用度

通常在粘膜表面微环境促进脂质体的间隙率高。因此,各种策略来增强粘液渗透测试或增加膜粘附促进疫苗抗原(图的生物利用度3(f))。逐层沉积的聚合电解质在脂质体,例如,被用作liposome-stabilizing方法导致更高的特定IgA免疫球蛋白抗体水平以及增加T细胞反应(79年]。聚乙烯醇或壳聚糖提高脂质体的一类属性进行测试,观察到chitosan-loaded脂质体,的确,刺激增强免疫球蛋白抗体反应(58]。壳聚糖是一种带正电的多糖,可以形成强烈的静电相互作用与细胞表面和粘液,因此,增加保留时间和促进脂质体和装甲运兵车粘膜膜之间的相互作用。另外,这样的修改也可以是暂时性的开放上皮细胞之间的紧密连接,允许transmucosal运输的脂质体80年- - - - - -82年]。事实上,chitosan-coated脂质体可以提供更好的血清免疫球蛋白抗体水平相对于其他一类聚合物,如透明质酸或羧乙烯聚合物包覆脂质体,比裸消极和主机更好的免疫原性,中性,或者带正电的脂质体38,56- - - - - -58]。

一直相当关注研究脂质体是如何保留和/或粘膜跨膜。研究了脂质体与肠粘膜的交互使用各种体外体内和体外模型(46,79年,83年,84年]。后者模型解决是否通过脂质体上皮细胞之间的紧密连接。事实上,据报道紧密连接开放当使用PC / Chol-liposomes或银耳涂脂质体(84年]。增强免疫反应也观察到与mucus-penetrating脂质体由聚(乙二醇)(挂钩)或PEG-copolymer普朗尼克(38]。明显高于特定IgA免疫球蛋白抗体水平比un-PEGylated聚乙二醇脂质体中被发现。Charge-shielding修改与挂钩或普朗尼克F127也被证明是有用的在预防脂质体chitosan-coated聚合获得小(< 200海里)脂质体。事实上,这些屏蔽chitosan-coated和聚乙二醇脂质体取得了最高的功能所有配方的血清抗体滴度测试和最强的IgA反应(38]。

3.6。Cell-Targeting修饰的脂质体

修改旨在提高脂质体稳定性和/或吸收确实被证明有效。其中最修改旨在探索靶向脂质体的交付的细胞亚群。脂质体可配备各种目标元素,旨在提高其免疫原性(图3(e))。例如,额外的目标组件可能提高装甲运兵车或渗透吸收的脂质体通过黏液层。强烈GM1-ganglioside-binding分子施报道提高脂质体的免疫原性。此外,当monophosphoryl脂质,通过TLR4受体作用,增加了脂质体能够刺激的先天免疫反应显著提高34,37,49,85年,86年]。其他toll样受体受体激动剂或大肠杆菌heat-labile毒素(LT)也与脂质体结合使用佐剂(47,87年]。此外,连接CpG,它通过TLR9识别信号,或百日咳博德特氏菌丝状的血凝素脂质体都已发现增强免疫原性(88年,89年]。

事实上,许多不同的脂质体cell-targeting方法进行了调查。为此,特定的抗体被发现提高绑定到M细胞,从而靶向脂质体的滤泡相关上皮(身上)。这是薄的上皮细胞层,负责抗原的吸收腔的一面,如上皮覆盖集合淋巴结的补丁(PP)在小肠16]。同样,我从凝集素凝集素Ulex europaeus涂脂质体被证明改进M cell-targeting和抗原摄取[83年,90年,91年]。同时,galactosylation脂质体导致更高的特定的IgA和免疫球蛋白抗体水平比普通脂质体(54]。此外,脂质体涂有流感病毒血凝素蛋白比裸脂质体(免疫原性50]。此外,mannosylated脂质或anti-CD40 antibody-coated脂质体被发现目标DCs和主机一个增强的能力,因此,极大地促进了更强的免疫反应(55,87年]。此外,确定Mincle分枝杆菌的受体海藻糖6线因素,6′-dimycolate (TDM),在先天免疫细胞,导致TDM类似物被发现是有效的兴奋剂生产g - csf的巨噬细胞。事实上,免疫接种小鼠阳离子脂质体含有类似TDM表现出优越的辅助活动(92年]。

许多策略,用于实现cell-targeting脂质体,不同程度的改善作用。不用说,存在大量的可能性探索靶向脂质体时粘膜免疫系统的细胞。如果分析工具结合合适的体外和体内试验系统将极大地帮助识别脂质体目标的相对重要性以及成分,如大小、lamellarity,表面电荷,膜的流动性,可以影响免疫反应。

4所示。脂质体的黏膜免疫反应

先天免疫激活适应性免疫反应之前,必须发生,导致生产的促炎的分子和表达式由costimulatory APC和immunomodulating分子,也就是说,趋化因子、细胞因子、costimulatory分子CD80、CD86, CD40等等。先天免疫活化剂可以分为几类,包括主要的toll样受体(通常),c型凝集素受体(C-LRs)和non-Toll-like受体(NLRs) [93年,94年]。这些受体识别其分子模式(pamp),如细菌细胞壁组件(例如,肽聚糖,lipoteichoic酸,和鞭毛蛋白)和不同形式的微生物核酸(如双链RNA, DNA high-CpG-content)。佐剂的疫苗配方的角色,因此,激活先天免疫,因此,大多数疫苗佐剂是来自pamp。也对粘膜疫苗诱导的关键是足够的和适当的先天免疫反应,优先,不会造成不必要的副作用,如组织损伤。因此,一个成功的粘膜疫苗必须不仅能够诱导适应性免疫反应,但也是一个强大的先天免疫反应(13]。幸运的是,脂质体可以双管齐下。他们既可以作为疫苗抗原和运载工具作为免疫调制剂,触发先天和适应性免疫反应。事实上,许多脂质体本身的修改可以显著影响先天免疫反应,从而增强或定性修改也自适应免疫反应。为此,改变脂质成分,电荷,粒子大小,或添加目标元素都可以用来调整免疫反应所需的脂质体和刺激anti-infectious免疫反应(图3)。此外,为了得到一个更强的先天免疫激活,脂质体可以配备特定的佐剂/ pamp,如鞭毛蛋白或CpG,正如我们已经讨论过。

黏膜免疫与系统性免疫有效支持IgA类开关复合(CSR)和生产的sIgA粘膜网站(95年]。在肠道,这发生在肠道相关淋巴组织(GALT)和组织,特别是在派尔集合淋巴结补丁(PP),占主导地位的网站IgA CSR在肠道。在上呼吸道网站最活跃的归纳鼻相关淋巴组织(NALT),而且颈部淋巴结和纵隔淋巴结(mLN)是粘膜免疫反应的中心。最终,针对这些网站的脂质体可能是一个更喜欢的策略在未来的疫苗配方,已经讨论过的。后抗原识别和激活特定的B细胞在高尔特和NALT,这些细胞经历强劲扩张的生发中心B细胞毛囊(GC)。大多数免疫反应是T细胞依赖,因此,扩大B细胞需要参与卵泡辅助T细胞(在GC)分化成长寿浆细胞和记忆B细胞。这些CD4 + T细胞通过peptide-priming事件生成的DCs编排在淋巴结T细胞区。这样,DC免疫反应的关键球员,这也影响的能力激活淋巴细胞迁移效应组织从直流源自哪里。浆细胞,因此,最终的迁移归纳网站通过淋巴和血液在粘膜固有层膜,产生sIgA。因此,有一系列复杂的事件,需要完成生产前sIgA反应可以在粘膜固有层的膜(图1)。因此,脂质体可以影响或调节许多不同的步骤在这一系列事件。一个关键的问题是我们如何评估和比较不同脂质体制剂的疗效和特点影响当涉及多个步骤。我们提倡一种简化的方法,评估不同的脂质体的影响在不同的免疫反应的形成阶段。因此,在下一节中我们关注的交互脂质体与DCs和装甲运兵车。

4.1。先天和适应性免疫脂质体疫苗接种

尽管已经取得了显著的进展在理解抗原的吸收和处理脂质体抗原,这些过程的细节仍不清楚。脂质体,增强细胞膜融合,fusogenic脂质体,其抗原内容交付给APC的细胞质,使CD4 MHC II级表示⁺T细胞,在某些直流子集还允许cross-presentation MHC类我CD8限制⁺T细胞。值得注意的是,发生的脂质体通过清道夫受体(CD68、CD36和摘要LOX-1)或其他先天免疫受体通常局限于' CD4细胞⁺T细胞通过MHC II级。因此,针对不同的直流子集或吸收的脂质体机制可以提供一种手段专门定制特定抗原的免疫反应或促进的发展不同类型的免疫反应(96年,97年]。例如,而两性离子或阴离子脂质体没有报道开车炎症,阳离子脂质体已被证明在DCs刺激促炎反应,导致upregulation costimulatory分子,CD80和CD86,促炎细胞因子(98年]。此外,燕等人报道,DC刺激的阳离子脂质体由DOTAP (1, 2-dioleoyl-3-trimethylammonium丙烷)也刺激活性氧(ROS),激活细胞外signal-regulated激酶(ERK)和p38和下游促炎细胞因子/趋化因子,interleukin-12 (il - 12)和趋化因子(碳碳主题)配体2 (CCL2) [99年]。此外,DOTAP脂质体被证明诱导转录的单核细胞化学引诱物蛋白1 (MCP-1 / CCL2)、巨噬细胞炎性蛋白1α(MIP-1α/ CCL3)和巨噬细胞炎性蛋白1β(MIP-1β/亚兰)(One hundred.]。还DiC14-amidine阳离子脂质体可以诱导il - 1的分泌β、il - 6、IL-12p40干扰素-β(IFN -β),干扰素-γ诱导蛋白10 (IP-10)和肿瘤坏死因子-α在人类和小鼠骨髓DCs (101年]。虽然阴离子脂质体一般缺乏促炎,修改,比如使用mannosylated脂质可以让这些脂质体更多促炎和有效地刺激DCs (102年,103年]。对巨噬细胞有报道称galactose-modified脂质体可以刺激肿瘤坏死因子-α和il - 6生产,与抗体水平明显高于特定sIgA在鼻腔和肺部组织和增加血清免疫球蛋白抗体(54]。

仔细分析文献,似乎不清楚不同脂质体刺激强烈的先天免疫反应。高密度的正电荷脂质体被认为是有益的,而带负电或中性脂质可能会降低这种能力(104年,105年]。如前所述,脂质体有效刺激T细胞和B细胞反应,但这是他们的直接影响的DCs重要的适应性免疫反应。事实上,脂质体的DCs具有重要影响的发展不同的CD4 + T细胞的子集。这些CD4⁺T细胞都不同的子集和重叠的功能,但是他们个人对免疫反应的影响是至关重要的。例如,如果需要干扰素-抵御病原体γ生产(Th1细胞),然后发展独家Th2-dominated响应可以是有害的。因此,在这种背景下,monophosphoryl脂质(MPL)(一种TLR4配体)或monomycoloyl甘油(MMG)结合谈判将持续促进干扰素-脂质体γ生产,也就是说,Th1-biased免疫反应(106年]。此外,海藻糖dibehenate (TDB)脂质体,连同Ag85B-ESAT-6疫苗抗原相结合,加强对公开特定干扰素-γIL-17生产,以及增加特定血清IgG2抗体水平(107年]。而脂质组成事项CD4的子集⁺DC可以' T细胞,也更大的脂质体的大小可能影响Th1 CD4的一代⁺T细胞(108年]。然而,这种效应的机制尚不清楚,但可能与事实不同子集的DCs或其他装甲运兵车,如巨噬细胞参与处理不同大小的脂质体,这样小的脂质体优先促进Th2 CD4细胞⁺T细胞反应。另一方面,它已经被许多研究者声称保护最好的达到一个平衡的Th1 / Th2反应。Liposome-based微针阵列(LiposoMAs)和mannose-PEG-cholesterol (MPC) /脂质A-liposome (mll)系统都与一个平衡的脂质体配方的例子Th1 / Th2反应[109年- - - - - -111年]。一个更复杂的矢量的结合纳米技术和生物可降解的聚脂质体(DL-lactic-co-glycolic酸)(PLGA)阳离子表面活性剂dimethyldioctadecylammonium (DDA)溴化,和免疫增强剂TDB促进Th1和Th17细胞⁺T细胞反应和增强特定血清抗体(112年]。此外,分枝杆菌细胞壁脂质monomycoloyl甘油模拟结合使用。这种组合导致一个有前途的疫苗交付系统,感应强抗原Th1和Th17反应(113年]。

大多数感染防护需要抗体和足够的T细胞免疫。然而,对大多数传染病我们关注最强的抗体相关的保护。然而,这种情况可能会发生变化,当我们将确定越来越多的T细胞介导的参数与保护。最近,它被发现,在流感的最佳关联保护研究与健康志愿者既存的流感特定CD4 + T细胞(114年]。已经发现,高密度抗原涂层在脂质体上经常刺激比封装抗原抗体反应,而是一种组合,如DOTAP-PEG-mannose脂质体(LP-Man),将增强不仅抗体反应,而且APC抗原摄取CD4和强大的内存⁺T细胞发展(115年- - - - - -118年]。这和其他进步领域开发时必须考虑项目的评价疫苗效果。例如,与脂质体疫苗小说普遍,一般保护,流感疫苗也heterosubtypic病毒株,它也将是重要的评估和评价CD4细胞⁺T细胞免疫相关的保护。因此,我们需要更好地定义如何具体的CD4细胞⁺T细胞、CD8⁺T细胞与病毒复制受损或细菌生长,减少感染的传播。

5。结论和未来的观点

在这里,我们描述了在利用脂质体纳米颗粒配方和讨论最近的进展对传染病粘膜疫苗交付。我们已经强调了脂质体配方的复杂性,指出许多组合和可塑性的脂质体纳米颗粒作为载体疫苗抗原和佐剂。不用说,在考虑liposome-based疫苗时,重要的是要考虑所有的属性制定、给药途径、生物反应。因此,脂质体的大小、lamellarity和表面电荷以及脂质成分和膜的流动性都可以影响接种疫苗后的免疫反应。重要的是,抗原的选择,有自己的固有的物理化学性质,和抗原和佐剂的位置脂质体严重影响脂质体的功能。抗原/脂质比和添加佐剂的属性也很重要的参数,改变脂质体的免疫原性和稳定性。

大多数研究都集中在使用liposome-based疫苗免疫的最终结果,即大小和免疫反应的质量。很少有研究试图系统地识别不同阶段的作用机制的免疫反应。粘膜免疫脂质体疫苗已经彻底调查了他们稳定肠道液体,mucoadhesive属性,或针对效率和吸收由DCs和其他装甲运兵车46,49,58,79年,119年,120年]。脂质体的穿透粘膜屏障的重要决定。如果发生在十二指肠的网站,结果可能显著不同渗透率发生在肠道的回肠和结肠。同样,抗原的吸收比如果脂质体NALT可能更有效达到更深的进入呼吸道。这不仅仅是由于脂质体的稳定性抗原在不同的位置,但也暴露于抗原的直流子集可能差别很大,因此,疫苗接种的结果可能不同。在细胞水平上,我们在很大程度上缺乏研究,研究脂质体处理抗原和DCs提供的,这些过程的动力学,并制定是否会影响迁移在淋巴结和功能的直流。需要更多的工作来概括脂质体的优化设计原则。例如,它仍然不清楚脂质体,快速穿透粘膜屏障也诱导粘膜免疫反应或好,或者,应该mucoadhesive脂质体被用来提供一个仓库扩展加载抗原的dc抗原。简单的筛选系统应制定解决这些问题。评估是否脂质体高效提供肽CD8 +、CD4 + T细胞启动,可以专注于表面表达复合体的直流+肽MHC I和II类分子使用特定的抗体,这些复合物和流式细胞仪检测分析(121年]。通过这种方式,可以评估liposome-antigen配方的筛选的基础上有效的表达这种复合物表面上的目标人口DC在体外和体内。此类配合物的密度很可能将与直流的能力有效' T细胞在淋巴结T细胞受体肽不承认,但复杂。

识别和标准化liposome-stimulated免疫反应将极大帮助的前景比较不同脂质体疫苗配方的功效。这也将有助于更加合理有效liposome-based粘膜疫苗的设计。目前还没有达成协议或程序如何评价和描述脂质体的免疫反应。因此,大多数研究都没有执行相关比较和评价脂质体配方是否或多或少有效相比其他类型的配方来评估是不可能的。因此,它将是一个优势如果调查人员可以使用一些标准化的协议达成一致,也许使用霍乱毒素或其他强大的可溶性佐剂,混合抗原和比较免疫应答的脂质体。因此,它是公平地说,我们仍然缺少全面比较其他模式的制定为粘膜疫苗抗原。

脂质体技术应用于下一代的粘膜疫苗的开发让人充满了期待。可想而知,更好的靶向脂质体添加辅助能力将被证明是有效的在刺激粘膜免疫反应,预防多种传染病。很可能这些脂质体表面锚定抗原和封装优化B细胞和T细胞抗原启动。收益率高的脂质成分gel-liquid晶体转变温度将是首选,因为他们已经发现刺激更强的免疫反应。阳离子而非中性脂质体,更促炎,将选定的粘膜免疫。在未来它将重要应用脂质体的更好理解制造技术和诱导粘膜免疫反应的原理设计和开发下一代的粘膜疫苗。

相互竞争的利益

作者没有利益冲突。

作者的贡献

瓦伦蒂娜;8:32和Karin Norling同样这项工作。

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