Clodronate Liposomes體內(nèi)巨噬細(xì)胞清除劑套裝C283539助力疫苗佐劑開發(fā)見刊Cell

2018年11月1日，清華大學(xué)藥學(xué)院張永輝教授，清華大學(xué)免疫學(xué)研究所石彥教授和劉教授團(tuán)隊在生命科學(xué)領(lǐng)域頂刊Cell發(fā)表研究論文，題為“The Mevalonate Pathway Is a Druggable Target for Vaccine Adjuvant Discovery"的文章，First發(fā)現(xiàn)甲羥戊酸（Mevalonate）通路可作為新型疫苗佐劑的理性設(shè)計藥物靶點， 并闡述了具體的分子作用機(jī)制。

甲羥戊酸通路（Mevalonate：MVA）是細(xì)胞內(nèi)重要的代謝途徑之一，負(fù)責(zé)膽固醇及多種生物活性脂質(zhì)的合成以及小G蛋白的翻譯后異戊烯化修飾，對維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能至關(guān)重要。除基礎(chǔ)代謝功能外，MVA通路還在免疫調(diào)節(jié)和炎癥反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，與多種自身免疫性疾病和代謝疾病的發(fā)生密切相關(guān)。甲羥戊酸激酶是甲羥戊酸通路中一個非常重要的激酶，甲羥戊酸激酶的突變會導(dǎo)致一種名為甲羥戊酸激酶缺乏癥的自身免疫疾病。甲羥戊酸激酶缺乏癥的病人會表現(xiàn)出體內(nèi)發(fā)熱等免疫刺激癥狀。基于這一觀察， 清華大學(xué)研究團(tuán)隊提出抑制甲羥戊酸通路刺激免疫應(yīng)答這一設(shè)想。

甲羥戊酸通路是被廣泛研究的代謝通路， 已有他汀類及雙膦酸類藥物（也是巨噬細(xì)胞清除劑ClodronateLiposomes包裹的活性成分）被廣泛應(yīng)用于降膽固醇及抗骨質(zhì)疏松。受到臨床觀察到中斷甲羥戊酸途徑能夠刺激免疫反應(yīng)的啟發(fā)，我們提出假設(shè)認(rèn)為該途徑可能作為疫苗佐劑發(fā)現(xiàn)的可藥物靶點。我們發(fā)現(xiàn)，針對甲羥戊酸途徑三種不同酶的脂溶性他汀類藥物和經(jīng)過合理設(shè)計的雙膦酸鹽在小鼠和獼猴中具有強(qiáng)效的佐劑活性。這些抑制劑的作用獨立于傳統(tǒng)的“危險感知"機(jī)制。相反，它們通過抑制小GTP酶的戊烯基化，包括抗原呈遞細(xì)胞中的Rab5，導(dǎo)致內(nèi)體成熟受阻、抗原滯留時間延長、抗原提呈增強(qiáng)以及T細(xì)胞激活。此外，抑制甲羥戊酸途徑能夠增強(qiáng)抗原特異性的抗腫瘤免疫，誘導(dǎo)Th1和細(xì)胞毒性T細(xì)胞反應(yīng)。如在多種小鼠癌癥模型中所示，甲羥戊酸途徑抑制劑對于癌癥疫苗接種具有強(qiáng)效，并且能夠與抗PD-1抗體協(xié)同作用。因此，我們的研究將甲羥戊酸途徑定義為疫苗佐劑和癌癥免疫療法的可藥物靶點。

核心發(fā)現(xiàn)：

• 脂溶性他汀和脂溶性雙膦酸鹽是有效的疫苗佐劑

• 調(diào)節(jié)蛋白翻譯后異戊烯化賦予佐劑作用

• 蛋白異戊烯化減少可增強(qiáng)抗原的保存和呈遞

• 他汀或雙膦酸鹽介導(dǎo)的疫苗接種可與抗PD1治療對抗癌癥產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)

這項藥學(xué)研究是為數(shù)不多的基于已知臨床疾病表型， 發(fā)現(xiàn)藥物設(shè)計新靶點并進(jìn)行全新藥物開發(fā)的案例。該研究讓人們對古老的甲羥戊酸通路有了新的認(rèn)識，同時也對疫苗佐劑的研發(fā)以及癌癥免疫療法具有一定的借鑒意義。

DC在辛伐他汀的佐劑作用中起到了傳導(dǎo)作用。為了確定其他細(xì)胞類型是否也參與了該效應(yīng)，研究人員首先單獨用辛伐他汀處理CD4和CD8 T細(xì)胞。與DC刺激相反，直接處理這些應(yīng)答細(xì)胞未顯示出任何增強(qiáng)的激活。接下來，研究人員通過氯膦酸脂質(zhì)體ClodronateLiposomes介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞清除，以及CD11c-DTR/白喉毒素介導(dǎo)的DC耗竭，來測試巨噬細(xì)胞的作用。氯膦酸脂質(zhì)體實驗去除了約50%的巨噬細(xì)胞，但抗OVA抗體滴度保持不變，而通過DT耗竭DC后抗體滴度幾乎喪失。由于這些耗竭技術(shù)的局限性以及缺乏能精確定義DC的標(biāo)記物，我們不能排除巨噬細(xì)胞的參與，但DC很可能承擔(dān)了辛伐他汀佐劑作用的大部分作用。

In vivo macrophage and dendritic cell depletion

Macrophages were depleted by clodronate liposome (Target Technology) via tail intravenous injection (50 μL) and subcutaneous injection in the vicinity of lymph nodes (50 μL × 2) 48h before immunization. DCs reduction was achieved by intraperitoneal injection of diphtheria toxin (50 ng) (Fitzgerald) in CD11c-DTR transgenic mice, 24 h prior to immunization. Macrophage and dendritic cell depletion efficiency was detected by staining with FITC-labeled anti mouse F4/80 (Miltenyi) and PE labeled anti-mouse CD11c (Biolegend), and examined by flow cytometry.