疫苗前沿 | 國家納米科學中心團隊在精準設計吸入式RSV納米疫苗研究中取得進展

呼吸道合胞病毒（RSV）是引發嬰幼兒、老年人重癥呼吸道感染的主要病原體之一，嚴重威脅公共衛生安全。目前臨床獲批的RSV疫苗為注射類疫苗，僅能激活全身體液免疫，無法在呼吸道黏膜建立第一道免疫防線，防護效果存在明顯短板。而吸入式RSV疫苗始終面臨技術瓶頸，臨床應用的RSV特異性抗原pre-F蛋白的分子量有限，無法實現高效的呼吸道免疫激活，需要納米載體技術實現呼吸道遞送；然而傳統納米載體難以精準調控疫苗幾何構型與抗原空間排布，導致呼吸道滯留性差、免疫激活效率低，極大限制了吸入式RSV疫苗的研究進展。

近日，國家納米科學中心趙瀟、程科滿、聶廣軍團隊突破傳統疫苗研發局限，依托可編程DNA納米技術，實現疫苗載體結構與表面抗原排布的雙重精準調控，成功構建出高效、安全、長效的吸入式RSV納米疫苗。相關研究成果以《Intranasal DNA nanocarrier vaccines with surface-patterned antigens enhance efficacy against respiratory syncytial virus》為題，發表于《Nature Materials》（自然-材料），為呼吸道傳染病疫苗的精準設計提供了全新范式。

研究團隊首先構建了不同維度、尺寸的DNA納米載體庫，系統分析了載體幾何構型對其呼吸道輸運能力的影響。研究證實，90 nm二十面體DNA納米載體（ICO）的呼吸道滯留能力最強，可在滴鼻后實現上下呼吸道長效穩定蓄積，無全身擴散風險，生物安全性高。在此基礎上，團隊建立了DNA納米載體表面精準抗原修飾的生物“雕刻-打印”技術，通過多步工藝實現了單一DNA載體表面多達30個RSV pre-F抗原的高效定點修飾，并且完整保留了抗原天然構象。通過篩選優化，最終確定抗原間距2.5 nm、5個抗原為1個抗原簇、6個抗原簇均勻分布的最優疫苗構型ICO-RSV，其可高效激活識別RSV抗原的特異性B細胞，最大化發揮免疫激活效能。體內免疫評估與攻毒試驗結果表明，ICO-RSV吸入式疫苗可有效激活黏膜、體液、細胞免疫反應，其誘導的血清IgG抗體水平與臨床注射類mRNA疫苗相當，且可維持28周穩定。更具優勢的是，ICO-RSV疫苗可強效激活黏膜IgA與IgG免疫應答，填補了注射類疫苗無法激活黏膜免疫的短板。同時，該疫苗可有效激活特異性T細胞免疫反應，誘導支氣管相關淋巴組織生成，產生持久的免疫記憶。相較于多種傳統納米疫苗，ICO-RSV疫苗的抗體誘導能力更優異，RSV攻毒后可顯著降低肺部病毒載量、減輕組織病理損傷，且該疫苗的生物安全性良好。

圖1 基于DNA納米載體的精準設計吸入式RSV疫苗

該技術具備良好的通用性，可快速適配流感、新冠等多種呼吸道病毒抗原。此項成果不僅闡明了表面抗原排布對疫苗免疫激活能力的影響，推動疫苗研發從經驗篩選邁向精準理性設計，也為RSV及各類呼吸道傳染病防控提供了具有臨床轉化價值的全新技術路徑。

該團隊長期從事傳染病與腫瘤納米疫苗領域研究，提出“模擬病原體入侵關鍵信號”的疫苗設計理念，針對治療性腫瘤疫苗與預防性傳染病疫苗的不同免疫特征，分別構建了基于細菌外膜囊泡（OMV）和DNA納米載體的遞送系統，在高效遞送抗原的同時，協同呈遞異己信號與身份信號等生物信息，顯著提升了片段化抗原激活免疫系統的能力與精度，多項成果發表于《自然-納米技術》（Nature Nanotechnology, 2024 ,19(3), 387-398）、《自然-生物醫學工程》（Nature Biomedical Engineering, 2022, 6(7): 898-909）、《自然-協議》（Nature Protocols, 2022, 17(10): 2240-2274）、《自然-通訊》（Nature Communications, 2024, 15(1):9581）等雜志上。

國家納米科學中心高曉宇博士為本文第一作者，趙瀟研究員、程科滿副研究員和聶廣軍研究員為共同通訊作者，上述研究工作得到北京市科學技術委員會、國家自然科學基金委員會、中國科學院、科技部、國家衛健委等項目支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-026-02661-z

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來源| 國家納米科學中心

校稿| Alice編審| Hide / Blue sea

編輯 設計| Leon