2023年12月09日，張醉團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)通過艾特森微流控制備儀制備納米粒，研究PEG抗體對(duì)動(dòng)物模型中針對(duì)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L(zhǎng)NP核心成分可提升其穩(wěn)定性、延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間，卻被認(rèn)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(huì)進(jìn)一步誘導(dǎo)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(bǔ)體活化相關(guān)假過敏等反應(yīng)，但PEG抗體對(duì)LNP-mRNA疫苗體內(nèi)作用的具體影響、機(jī)制，以及其在國(guó)人中的分布特征均不明確。
1. LNP-mRNA機(jī)制圖&制備過程
圖例1：LNP-mRNA機(jī)制圖&制備過程
2. 人血清中PEG IgM與IgG的分布特征檢測(cè)
首先該研究團(tuán)隊(duì)通過ELISA檢測(cè)847名不同健康狀況、年齡和性別的中國(guó)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(cè)
3. PEG抗體對(duì)LNP體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)的影響
接著該研究團(tuán)隊(duì)給小鼠、大鼠注射PEG化脂質(zhì)體誘導(dǎo)產(chǎn)生PEG抗體，再肌內(nèi)注射DiD 標(biāo)記LNP并檢測(cè)其血藥濃度，證明了PEG抗體會(huì)顯著縮短LNP體內(nèi)血液循環(huán)時(shí)間，降低 AUC值，加速其體內(nèi)清除。
圖例3：PEG 抗體對(duì)LNP體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)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(dá)
隨后，研究團(tuán)隊(duì)通過活體成像和熒光定量，觀察DiD標(biāo)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(dá)，證明了PEG抗體會(huì)促使LNP在肝、脾大量蓄積，且提升其在肝、脾的mRNA表達(dá)，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(dá)
5.PEG抗體對(duì)LNP在大鼠肝細(xì)胞中分布的調(diào)控作用
然后，該研究團(tuán)隊(duì)通過分離PEG抗體陽性大鼠肝臟各類細(xì)胞，經(jīng)流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)LNP攝取情況，證明了PEG抗體主要促進(jìn)肝臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞對(duì)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(duì)LNP在大鼠肝細(xì)胞中分布的調(diào)控作用
6. PEG抗體對(duì)LNP-mRNA疫苗抗體產(chǎn)生的影響
進(jìn)一步地，該研究團(tuán)隊(duì)給PEG抗體陽性小鼠接種LNP-mRNA疫苗，檢測(cè)抗刺突蛋白IgG，同時(shí)監(jiān)測(cè)大鼠接種后PEG抗體變化，證明了PEG抗體對(duì)疫苗誘導(dǎo)的體液免疫無顯著影響，且LNP疫苗會(huì)誘導(dǎo)機(jī)體長(zhǎng)期產(chǎn)生PEG抗體。
圖例6：PEG抗體對(duì)LNP-mRNA疫苗抗體產(chǎn)生的影響
7. PEG抗體對(duì)樹突狀細(xì)胞攝取LNP及相關(guān)功能的影響
之后，該研究團(tuán)隊(duì)體外培養(yǎng)小鼠樹突狀細(xì)胞，研究PEG抗體對(duì)其攝取LNP、mRNA表達(dá)及成熟的影響，結(jié)合體內(nèi)檢測(cè)，證明了PEG抗體增強(qiáng)DCs對(duì)LNP的攝取、抑制其體外mRNA表達(dá)，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(duì)樹突狀細(xì)胞攝取LNP及相關(guān)功能的影響
8. PEG抗體介導(dǎo)LNP引發(fā)的補(bǔ)體活化及毒性效應(yīng)
研究團(tuán)隊(duì)通過溶血實(shí)驗(yàn)、檢測(cè)補(bǔ)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(huì)增強(qiáng)LNP誘導(dǎo)的補(bǔ)體活化，低劑量肌內(nèi)注射無明顯毒性，高劑量靜脈注射會(huì)引發(fā)補(bǔ)體劇烈活化，甚至導(dǎo)致小鼠死亡。
圖例8：PEG抗體介導(dǎo)LNP引發(fā)的補(bǔ)體活化及毒性效應(yīng)
9.不同PEG抗體水平人血清中LNP的補(bǔ)體活化作用檢測(cè)
最后，研究團(tuán)隊(duì)將LNP與不同PEG抗體水平的人血清共孵育，通過溶血實(shí)驗(yàn)檢測(cè)補(bǔ)體消耗，證明了人體中PEG IgM單陽性 IgM/IgG雙陽性血清會(huì)顯著增加LNP誘導(dǎo)的補(bǔ)體活化，提升人體發(fā)生加速血液清除和超敏反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。
圖例9：不同PEG抗體水平人血清中LNP的補(bǔ)體活化作用檢測(cè)
知識(shí)分享：研究亮點(diǎn)
1 該研究基于84例中國(guó)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(duì)LNP-mRNA疫苗的體內(nèi)作用機(jī)制，證實(shí)其僅影響疫苗的體內(nèi)分布、循環(huán)及補(bǔ)體活化，不改變疫苗誘導(dǎo)的體液免疫效果，厘清了PEG抗體對(duì)LNP-mRNA疫苗效能與安全性的差異化影響。
3 該研究在動(dòng)物模型和人血清中證實(shí)PEG抗體可通過介導(dǎo)補(bǔ)體活化，使高劑量靜脈注射LNP產(chǎn)生致死性副作用，為L(zhǎng)NP-mRNA疫苗的臨床風(fēng)險(xiǎn)防控提供了全新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和評(píng)估維度。
參考文獻(xiàn)：
International Journal of Pharmaceutics (IF 5.2) Pub Date : 2023-12-09 , DOI:10.1016/j.ijpharm.2023.123695
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