考虑到在适当的纳米载体中配制mRNA分子的重要性，在这项研究中，作者评估了不同合理设计的纳米载体原型对SARS-CoV-2感染的免疫原性和有效性。使用不同的组分封装编码 SARS-CoV-2 S 蛋白受体结合域（RBD）的三聚体可溶性形式的 mRNA，形成纳米乳液（NE）、纳米胶囊（NC）和 LNP。在用大多数制剂转染的细胞中体外检测到 RBD 蛋白，而在 C57BL/6 小鼠中，只有两个 LNP 原型（mLNP 和 LNP-1）递送的 RBD-mRNA 引发了针对原始祖先 SARS-CoV-2 菌株和不同关注变体（VoC）的 SARS-CoV-2 特异性结合和中和抗体。这两种纳米载体完全保护了易感转基因 K18-hACE2 小鼠在 SARS-CoV-2 攻击后的发病率和死亡率。这些结果表明，通过使用替代纳米载体可以调节 mRNA 引起的免疫原性，并加强对 mLNP 和 LNP-1 原型作为 mRNA 疫苗递送载体的进一步评估。

首先，作者生成了三种形式的 mRNA，编码 SARS-CoV-2 病毒的 RBD，这些来自 S 蛋白的 SARS-CoV-2 RBD 在来自三种不同形式的 mRNA 的培养细胞中表达良好，在未修饰的 mRNA 中观察到更高的表达。由于未修饰的RBD-mRNA在转染细胞中显示出最高的RBD表达水平，因此将其用作模型mRNA候选物，以在不同的纳米载体中配制。为此，将纯化的RBD-mRNA封装在2种纳米乳液（NE-1和NE-2）、2种纳米胶囊（NC-1和NC-2）和2种脂质纳米颗粒（mLNP和LNP-1）中。

图1：SARS-CoV-2 RBD蛋白在转染配制RBD-mRNA的细胞中的表达

随后，用RBD mRNA 制剂在 hMDDC 中进行了测试，以评估对原代抗原呈递细胞（APC）的活性。之后，收获hMDDCs并用RBD制剂转染，在转染后6小时和24小时通过流式细胞术评估RBD蛋白的细胞内表达和体外毒性。结果显示，mLNP 和 LNP-1 是兼具最高诱导 RBD 表达能力和最低毒性特征的纳米载体。

接下来，作者评估了这些制剂在小鼠模型中诱导 SARS-CoV-2 特异性体液免疫反应的潜力。结果显示，两种基于 LNP 的配方 RBD-mRNA 的同源启动/增强组合在接种疫苗的 C57BL/6 小鼠中诱导了高水平的体液反应（针对 MAD6 和 VoC 的结合和中和抗体）。此外，LNP-RBD 制剂在病毒攻击前诱导转基因 K18-hACE2 小鼠中高水平的 SARS-CoV-2 S 和 RBD 特异性 IgG 以及针对 SARS-CoV-2 MAD6 菌株和不同 SARS-CoV-2 VoC 的中和抗体。LNPs的同源初免/加强给药可充分保护转基因K18-hACE2小鼠免受SARS-CoV-2感染的发病率和死亡率。

图2：病毒攻击前 mLNP-RBD 或 LNP-1-RBD 制剂在转基因 K18-hACE2 小鼠中引发的 SARS-CoV-2 特异性体液反应

综上，作者在此研究中评估了 mRNA-RBD 的免疫原性和功效，mRNA-RBD 是一种针对 MAD6 SARS-CoV-2 病毒的候选疫苗，编码 SARS-CoV-2 S 蛋白的全受体结合域（RBD：aas 330-532）当由不同的纳米载体在小鼠中递送时。在 C57BL/6 小鼠中同源初免/加强给药后，所有基于 NE 和 NC 的候选药物均未能诱导 RBD 特异性 IgG 结合和 SARS-CoV-2 特异性中和抗体。相比之下，两种基于 LNP 的 mRNA-RBD 制剂都诱导了 SARS-CoV-2 特异性结合和中和抗体，其水平与在类似注射 BNT162b2 疫苗的小鼠中获得的水平相似。在转基因 K18-hACE2 小鼠中，mLNP-RBD 或 LNP-1-RBD 制剂的同源初免/加强给药完全保护小鼠免受 SARS-CoV-2 感染的发病率和死亡率。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41541-024-00838-8

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