Controlled analysis of nanoparticle charge on mucosal and systemic antibody responses following pulmonary immunization

Catherine A. Fromen, Gregory R. Robbins, Tammy W. Shen, Marc P. Kai, Jenny P. Y. Ting, and Joseph M. DeSimone

Proc Natl Acad Sci USA. (2015) 112: 488-493.

Speaker: Chung-Lin Li (利宗霖)                  Time: 14:10~15:00, 4/29, 2015

Commentator: Dr. Ai-Li Shiau (蕭璦莉老師)       Place: Room 601

Abstract

    大部分的感染源是藉由黏膜表面進入體內，因此黏膜免疫反應在對抗外來病原體扮演第一道防禦的角色(1)。發展黏膜疫苗不只可以提供局部保護，也可以引起全身的免疫反應。奈米顆粒是一個可以用來增加抗原呈現以及刺激免疫反應的佐劑(2)。在這篇的研究中，作者想知道奈米顆粒表面帶電性是否對於引起黏膜免疫反應扮演重要角色，首先，作者使用了Particle Replication in Non-Wetting Template (PRINT)的技術來合成具有相同形狀、大小、抗原攜帶量的奈米顆粒，唯一不同的只有奈米顆粒表面的帶電性。作者以OVA當作抗原結合在奈米顆粒上，給予bone marrow-derived dendritic cells (BMDCs)。結果發現比起帶負電的奈米粒子，給予帶正電的奈米顆粒可以讓BMDCs引起較多的T細胞增殖以及BMDCs表面的MHC II、CD80、CD86的表現量也較高。在細胞激素的測量，給予帶正電的奈米顆粒可以引起BMDCs產生IL-6以及IL-12。在老鼠實驗，肺部免疫接種帶正電的奈米顆粒後，在老鼠肺部淋巴結可以引起較多的CD4 T細胞活化以及B細胞的增殖。此外在老鼠的血清以及肺泡沖洗液都可以偵測到針對OVA的IgG以及IgA的抗體表現，而帶負電的奈米顆粒則只能產生少許。得到的結果並不是由於內毒素的干擾所造成。總結以上，這篇研究提供了奈米顆粒表面的帶電性對於未來設計肺部或是黏膜疫苗扮演了重要的角色。

References

1.     Neutra MR, Kozlowski PA (2006). Mucosal vaccines: The promise and the challenge. Nat Rev Immunol 6(2):148–158.

2.     Zhao L, et al. (2014) Nanoparticle vaccines. Vaccine 32(3):327–337.