リグニンナノ粒子は、オーバルブミンのワクチンアジュバントおよびデリバリーシステムとして有望である

Lignin nanoparticles as a promising vaccine adjuvant and delivery system for ovalbumin.

• Mohammed S Alqahtani
• Mohsin Kazi
• Muhammad Z Ahmad
• Rabbani Syed
• Mohammad A Alsenaidy
• Salem A Albraiki

抄録

ワクチン接種は感染症の予防・治療に最も効果的な戦略であり、強力なワクチンの開発において最も重要な課題は、ワクチンの十分な免疫原性と安全性である。本研究の主な目的は、強力で安全なワクチンアジュバントを開発することである。本研究では、モデル抗原であるオーバルブミン（OVA）をリグニンをベースとした高分子ナノ粒子（OVA-LNPs）にカプセル化した。ナノ粒子は216nmの粒径と低い多分散性指数を有していた。ナノ粒子は負電荷（-26.7mV）であり、OVA抗原のカプセル化効率は81.6%であった。ナノ粒子のin vitro試験では、樹状細胞（DC）、特殊抗原提示細胞（APC）に対して試験を行った。その結果、LNPによる細胞毒性効果はなく、遊離のOVAとは対照的に、LNP内にカプセル化された場合、樹状細胞の有意に高い割合で抗原が取り込まれた。ナノ粒子をBALB/cマウスに皮内投与し、その結果として得られたOVAに対する時間依存性の全身免疫応答を、酵素結合免疫吸着法（ELISA）を用いてOVA特異的IgG価を測定することにより評価した。OVA-LNPを用いたin vivo免疫化は、遊離OVAやミョウバンをアジュバントしたOVAよりも強いIgG抗体反応を誘導した。OVA-LNPsによる免疫化の促進は、樹状細胞による抗原の効率的な取り込みに起因していた。これらの知見は、LNPが長期的な免疫応答を誘導するためのワクチンアジュバントやデリバリーシステムとして有望であることを示している。

Vaccination is the most effective strategy of preventing and treating infectious diseases and the most significant issue in the development of potent vaccines is the sufficient immunogenicity and safety of vaccines. The main goal of the present study is to develop a potent and safe vaccine adjuvant that can also stabilize antigen formulations during preparation and storage. In this study, the model antigen ovalbumin (OVA) was encapsulated in polymeric nanoparticles based on lignin (OVA-LNPs). The nanoparticles had a particle size of 216 nm and a low polydispersity index. The nanoparticles were negatively charged (-26.7 mV) with high encapsulation efficiency 81.6% of OVA antigen. In vitro studies of the nanoparticles were tested against dendritic cells (DCs), specialized antigen-presenting cells (APCs). The results showed no cytotoxic effect from LNPs and a significantly higher percentage of dendritic cells have taken up the antigen when encapsulated inside LNPs in contrast to free OVA. The nanoparticle was administered intradermally to BALB/c mice and the resulting time-dependent systemic immune responses towards OVA were assessed by measuring the OVA-specific IgG titers using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). In vivo immunization with OVA-LNPs induced a stronger IgG antibody response than that induced by free OVA or alum adjuvanted OVA. Enhanced immunization by OVA-LNPs was attributed to the observed efficient uptake of the antigen by dendritic cells. These findings demonstrate that LNPs are promising to be used as vaccine adjuvant and delivery system for the induction of long-term immune responses.

Copyright © 2020. Published by Elsevier B.V.