Immune Adjuvant Effect of Chiral Nanomaterials

Guangbo Qu; Guibin Jiang

doi:10.7536/PC220220

Progress in Chemistry ›› 2022, Vol. 34 ›› Issue (2) : 239-240 DOI: 10.7536/PC220220

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Immune Adjuvant Effect of Chiral Nanomaterials

Guangbo Qu
, Guibin Jiang ^*

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The chirality of nanoparticles determines their interaction with immune cells and the corre-spondent response in immune system. This finding provides a novel strategy for the design of vaccines to fight the infection of virus.

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Guangbo Qu, Guibin Jiang. Immune Adjuvant Effect of Chiral Nanomaterials. Progress in Chemistry, 2022, 34(2): 239-240 DOI:10.7536/PC220220

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长期以来，由于在分子作用机制等方面的研究瓶颈，新型高效疫苗佐剂的应用仍有待突破。当前人类疫苗研发中应用的佐剂仍以含铝化合物为基础^[1]。其典型缺陷是无法有效激活人体的细胞免疫应答，这对于对抗病毒感染来说，效果十分局限，远不能满足需求^[2,3]。

近日，我国科学家与美国密歇根大学合作，设计和合成了独特空间手性结构的纳米金作为佐剂，在高效介导体液免疫应答的同时，激活细胞免疫应答，实现了基于手性纳米材料的免疫调控的突破^[4]。

在设计和制备方面，通过调整偏振光的参数和手性配体的种类对纳米粒子手性强度进行精准调控，获得强手性纳米材料。通过对比合成金纳米材料的左手和右手对映异构体，证明了免疫细胞的活化与手性纳米佐剂的手性强弱的相关性。基于细胞实验的结果，揭示了手性纳米材料进入免疫细胞机制。研究团队在纳米-生物界面方面，证明了CD97和EMR1两种七次跨膜蛋白在结合手性材料方面起重要作用，手性纳米材料的纳米级手性差异使得左旋对映异构体进入免疫细胞的效率约是右旋对映异构体的两倍。

进入细胞的手性纳米材料触发细胞膜中钾离子通道的开启，激活了NLRP3炎症小体，诱导细胞因子的产生并增加共刺激分子的表达，这进一步激活T细胞的免疫应答。该研究合成的右手性材料诱导抗体的滴度是传统商业化铝佐剂的800余倍，左手性纳米佐剂诱导产生是右手性纳米佐剂的1580余倍，显著提高了中和病毒抗体的滴度及体内维持时间，进一步证实了结构手性在免疫效应调控中的关键作用。基于金的手性纳米材料的免疫调控充分说明了具有手性的空间异质性在免疫调控中的作用。而结合结构和生物活性金属元素的新型手性佐剂的开发和优化可在其免疫调控中的活性展现出更大的潜力^[5]。

在个体动物验证方面，通过流感病毒H9N2侵染的动物模型，验证了手性纳米佐剂可介导产生特异性CD8⁺ T细胞，募集到病毒侵染部位，迅速杀灭和清除病毒。该佐剂与疫苗复合后反复冻融，可良好地保持活性，克服了反复冻融导致疫苗活性大幅下降的问题^[6]。

当前，全球新冠疫情形势依旧严峻，新冠变异毒株奥密克戎增加了全球疫情的不确定性^[7]。为应对疫情在全球范围内的持续影响，开发和应用新疫苗，对于降低重症比率，减缓疫情影响仍是最有效的手段之一^[8]。手性纳米材料与生物体的相互作用与效应仍有待深入思考和揭示。在进入机体后，纳米-分子界面在手性颗粒与生物体系相互的作用仍有待深入研究。

References

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[1]	O'Hagan D T, Friedland L R, Hanon E, Didierlaurent A M. Curr. Opin. Immunol., 2017, 47: 93.

[2]	Petrovsky N, Aguilar J. C. Immunol. Cell Biol., 2004, 82 (5): 488.

[3]	Marrack P, McKee A S, Munks M W. Nat. Rev. Immunol., 2009, 9 (4): 287.

[4]	Xu L, Wang X, Wang W, Sun M, Choi W J, Kim J-Y, Hao C, Li S, Qu A, Lu M, Wu X, Colombari F M, Gomes W R, Blanco A L, de Moura A F, Guo X, Kuang H, Kotov N A, Xu C. Nature, 2022, 601 (7893): 366.

[5]	Hooftman A, O'Neill L A J. Nature, 2022, 601 (7893): 323.

[6]	Clausi A L, Merkley S A, Carpenter J F, Randolph T W. J. Pharm. Sci., 2008, 97 (6): 2049.

[7]	Pulliam J R C, van Schalkwyk C, Govender N, von Gottberg A, Cohen C, Groome M J, Dushoff J, Mlisana K, Moultrie H. medRxiv, 2021: DOI: 10.1101/2021.11.11.21266068.

[8]	Schmidt F, Muecksch F, Weisblum Y, Silva J D, Bednarski E, Cho A, Wang Z, Gaebler C, Caskey M, Nussenzweig M C, Hatziioannou T, Bieniasz P D. medRxiv 2021, DOI: 10.1101/2021.12.12.21267646.

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