本项创新成果聚焦于生物技术领域,介绍了一种新型核酸疫苗及其制备技术与应用场景。该疫苗由核酸分子和DNA纳米结构组成,后者由支架分子与互补链分子构成,旨在提升疫苗效果和安全性。
背景技术
核酸疫苗是将编码某种抗原蛋白的外源基因直接导入动物体细胞内,并通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白,诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答,以达到预防和治疗疾病的目的。由于核酸疫苗的生产过程与编码的抗原无关,因此基于相同核酸的不同疫苗可以利用相同的生产和纯化方法,极大地减少了疫苗生产的成本和时间;此外,核酸疫苗可以快速生成。凭借上述优点及全球流行的新型冠状病毒感染,核酸疫苗越来越受到广泛的关注,尤其是RNA疫苗,其不会像DNA疫苗有整合入人类基因组的风险,RNA疫苗可在转染进入人体细胞后直接在细胞内翻译抗原蛋白,不会影响细胞基因组本身,具有充分的安全性。
核酸疫苗进入人体后被顺利递送到细胞内是其发挥作用的基本保障,这一过程存在一定的挑战性。首先,核酸极有可能在进入细胞之前被核酸酶降解;其次,核酸的分子量较大,且带负电荷,没有载体几乎不可能进入细胞。因此,核酸疫苗通常需要借助载体递送进入细胞。
迄今为止,许多不同的药物递送系统,包括天然系统(如病毒),仿生系统(如红细胞模拟物),有机合成材料系统(如脂质体和阳离子树枝状聚合物)以及无机合成材料系统(如金纳米颗粒)等,绕过了药物分子的物理化学限制和屏障,增加了载药能力,延长了人体循环时间,提高了细胞摄取效率。但这些药物载体有一定局限性,例如,莫德纳(MODERNA)公司研发的mRNA-1273疫苗以脂质体为载体,可以在2℃~8℃保持活性30天,但因为RNA不稳定,疫苗注射入体内后在复杂的血液环境中可被各种RNA酶攻击而降解,从而失去效果。
DNA分子是天然的遗传物质,具有极佳的生物相容性和生物可降解性。通过碱基互补配对原则,双链DNA分子可以折叠成纳米级的稳定结构,即DNA折纸纳米结构。DNA折纸纳米结构具有可预测且可控的分子间相互作用,便捷的官能团修饰及强大的可设计性和灵活性等优点;另外,DNA折纸纳米结构可通过自组装反应,得到从一维到三维的精确控制。因此,DNA折纸纳米结构有望成为一种优选的体内药物递送载体。
实现思路