近日，华中师范大学郭军教授团队在ACS Applied Materials & Interfaces（IF= 10.383）在线发表题为“pH-Sensitive and Biodegradable Mn3(PO4)2·3H2O Nanoparticles as an Adjuvant of Protein-Based Bivalent COVID-19 Vaccine to Induce Potent and Broad-Spectrum Immunity”研究性论文, 该研究设计制备了一种磷酸锰纳米颗粒(nano-MnP)，并将其作为免疫刺激剂用于基于S1-WT和S1-Omicron蛋白的新冠亚单位疫苗中。与传统的铝佐剂组相比，使用了该纳米佐剂的二价疫苗诱导小鼠脾脏IgG抗体滴度和抗原特异性IFN-γ分泌细胞分别增加了7倍和8倍。最为重要的是，该疫苗候选物对SARS-CoV-2及其5种关注变种(Alpha、Beta、Gamma、Delta和Omicron)表现出理想的交叉中和性能，特别是对最新的Omicron和Delta变种。本研究为下一代锰佐剂的开发提供了思路，该新型锰佐剂也有望在未来应用于其他各种预防或治疗性疫苗中。
前言
锰是参与人体骨骼发育和代谢等多种生理活动过程中最重要的必需微量元素之一。Mn2+可通过激活环状GMP-AMP合成酶-干扰素基因刺激因子（cGAS-STING）通路并触发一种独特的2',3'-环鸟苷单磷酸-腺苷单磷酸（2,3'-c-GAMP）催化合成，并诱导I型干扰素(IFN)反应。因此，Mn2+可以作为一种潜在的STING激动剂来诱导强烈免疫应答。然而，可溶性锰离子的直接给药会导致其在注射部位迅速扩散，难以诱导局部的免疫应答，这在很大程度上限制其效果。为了克服这一局限性，纳米锰材料是作为锰佐剂的最佳选择之一。与可溶的锰离子相比，纳米锰材料可以维持锰离子在注射部位的持续释放，以诱导局部的免疫应答，并增强树突状细胞(dendritic cells, DCs)对抗原的细胞摄取，促进DCs在体内的活化与成熟。然而，这些纳米锰材料可能有一些局限性，如存在锰元素的复杂价态变化、制备过程较为繁琐、难以长期保存等。
该工作设计制备了一种新型的磷酸锰纳米颗粒(nano-MnP)。所得纳米材料具有良好的酸敏感性和生物相容性，长期稳定性好，易于批量生产。同时，该材料成分简单明确，有利于简化其临床转化过程。该工作在新冠二价蛋白疫苗中使用纳米磷酸锰作为免疫刺激剂，其中野生型S1和Omicron S1蛋白均作为抗原，意在诱导广谱免疫。之后，该工作利用假病毒中和测试技术，评估了该二价疫苗诱导产生的抗体对SARS-CoV-2及其变体的中和活性，以确定候选疫苗是否能引起对冠状病毒的广谱免疫反应。
结果
该研究开发了一种易于制备且高效的磷酸锰纳米颗粒作为免疫佐剂。首次将该佐剂用于新冠二价蛋白疫苗中，并在小鼠中产生了显著增强的体液免疫反应和细胞免疫反应。与传统的铝佐剂相比，磷酸锰佐剂大大增强了特异性抗体滴度，表明了强大的免疫效果。
此外，注射了该疫苗的小鼠的抗血清表现出了强烈的中和反应，具有较高的假病毒中和效价以及较高的活病毒中和活性。同时，对不同的SARS-CoV-2 变体(B.1.1.7/alpha、B.1.351/beta、P.1/gamma、B.1.617.2/delta和B.1.1.529/omicron)的交叉中和表明，该候选疫苗可能在应对新出现的变种中有价值。这种低成本、高效的免疫佐剂在将来可应用于各种疾病的预防或治疗疫苗中。
吉满助力
本实验所用新冠假病毒(WT, B.1.1.7/alpha、B.1.351/beta、P.1/gamma、B.1.617.2/delta和B.1.1.529/omicron)均由吉满生物（Genomeditech）提供。了解更多质粒构建、病毒包装、稳转株构建、报告基因检测等相关服务，欢迎访问吉满生物官方网站：www.genomeditech.com
