PEG抗体对LNP-mRNA疫苗体内性能的影响

2023年12月09日，张醉团队在期刊《International Journal of Pharmaceutics》上发表题为' Effects of PEG antibodies on in vivo performance of LNP-mRNA vaccines'的研究论文。

研究团队通过艾特森微流控制备仪制备纳米粒，研究PEG抗体对动物模型中针对COVID-19的LNP-mRNA疫苗安全性和有效性的影响。

LNP-mRNA疫苗是新冠防控的有效手段，PEG作为LNP核心成分可提升其稳定性、延长循环时间，却被认为是接种过敏不良反应的可疑诱因。人群中因化妆品、工业原料等环境暴露普遍存在PEG抗体，且新冠LNP-mRNA疫苗接种还会进一步诱导其产生。此前研究发现PEG抗体可引发PEG化纳米药物的加速血液清除、补体活化相关假过敏等反应，但PEG抗体对LNP-mRNA疫苗体内作用的具体影响、机制，以及其在国人中的分布特征均不明确。 

图例1：LNP-mRNA机制图&制备过程

2. 人血清中PEG IgM与IgG的分布特征检测

首先该研究团队通过ELISA检测847名不同健康状况、年龄和性别的中国人血清中的PEG IgM/IgG，分析其分布特征，证明了PEG抗体在人群中普遍存在，IgM、IgG占比分别为31.1%、3.4%，且与年龄无关，女性IgM更高，慢病患者抗体水平低于健康人群。

图例2：人血清中PEG IgM与IgG的分布特征检测

接着该研究团队给小鼠、大鼠注射PEG化脂质体诱导产生PEG抗体，再肌内注射DiD 标记LNP并检测其血药浓度，证明了PEG抗体会显著缩短LNP体内血液循环时间，降低 AUC值，加速其体内清除。

图例3：PEG 抗体对LNP体内药代动力学的影响

随后，研究团队通过活体成像和荧光定量，观察DiD标记LNP及LNP-Luc在PEG抗体阳性小鼠、大鼠体内的组织分布与表达，证明了PEG抗体会促使LNP在肝、脾大量蓄积，且提升其在肝、脾的mRNA表达，淋巴结则无明显变化。

图例4：LNP在PEG抗体阳性小鼠和大鼠体内的组织分布与表达

然后，该研究团队通过分离PEG抗体阳性大鼠肝脏各类细胞，经流式细胞术检测LNP摄取情况，证明了PEG抗体主要促进肝脏实质细胞、内皮细胞、巨噬细胞对LNP的摄取，是LNP肝脏异常代谢的关键因素。

进一步地，该研究团队给PEG抗体阳性小鼠接种COVID-19 LNP-mRNA疫苗，检测抗刺突蛋白IgG，同时监测大鼠接种后PEG抗体变化，证明了PEG抗体对疫苗诱导的体液免疫无显著影响，且LNP疫苗会诱导机体长期产生PEG抗体。

图例6：PEG抗体对COVID-19 LNP-mRNA疫苗抗体产生的影响

7. PEG抗体对树突状细胞摄取LNP及相关功能的影响

之后，该研究团队体外培养小鼠树突状细胞，研究PEG抗体对其摄取LNP、mRNA表达及成熟的影响，结合体内检测，证明了PEG抗体增强DCs对LNP的摄取、抑制其体外mRNA表达，而体内脾组织LNP蓄积抵消该作用，最终维持疫苗免疫效果稳定。

图例7：PEG抗体对树突状细胞摄取LNP及相关功能的影响

8. PEG抗体介导LNP引发的补体活化及毒性效应

研究团队通过溶血实验、检测补体活化产物及给小鼠静脉注射不同剂量LNP，发现PEG抗体会增强LNP诱导的补体活化，低剂量肌内注射无明显毒性，高剂量静脉注射会引发补体剧烈活化，甚至导致小鼠死亡。

图例8：PEG抗体介导LNP引发的补体活化及毒性效应

9. 

不同PEG抗体水平人血清中LNP的补体活化作用检测

***，研究团队将LNP与不同PEG抗体水平的人血清共孵育，通过溶血实验检测补体消耗，证明了人体中PEG IgM单阳性 IgM/IgG双阳性血清会显著增加LNP诱导的补体活化，提升人体发生加速血液清除和超敏反应的风险。

图例9：不同PEG抗体水平人血清中LNP的补体活化作用检测