細菌性骨髄炎治療のための自然免疫と適応免疫の活性化を目的としたバイオミメティック・ナノメディシン・トリガー・ワクチン

Biomimetic Nanomedicine-Triggered Vaccination for Innate and Adaptive Immunity Activations for Bacterial Osteomyelitis Treatment.

抄録

骨髄炎のような感染症に対する免疫反応を誘導するための細菌ワクチンの開発は、大きな意義と重要性を持っています。しかし、細菌の抗原エピトープが不規則であることが主な原因で、細菌免疫療法の反応性はまだ満足できるものではありません。本論文では、マクロファージと腫瘍細胞から剥離したハイブリッド膜にPpIXを封入した中空MnOを用いた生体模倣ナノメディシンを用いて、骨髄炎モデルに基づく細菌感染症の免疫療法のためのワクチン戦略を報告します。このHMMPは、音波処理により細菌抗原をワクチンとして放出し、抗原提示細胞をプライミングして、細菌感染に対する細胞性・液性適応免疫を活性化させることを特徴としています。この治療法は、確立された骨髄炎モデルにおいて初期の細菌退縮を引き起こすだけでなく、同時に対側膝の免疫原性の低い二次性骨髄炎に対する強固な全身性抗菌性免疫を生み出し、さらに感染の再発を防ぐための長期的な細菌特異的免疫記憶反応を付与するものである。このように、本研究は、自然免疫と適応免疫の両方の抗菌性免疫応答を活性化するワクチン接種の概念実証を提供し、個人に依存しない細菌免疫療法を提供するものである。

The development of bacterial vaccines for inducing an immunoresponse against infectious diseases such as osteomyelitis is of great significance and importance. However, the responsiveness of bacterial immunotherapy remains far from being satisfactory, largely due to the erratic antigen epitopes of bacteria. Herein, we report an vaccination strategy for the immunotherapy of bacterial infection based on an osteomyelitis model using a biomimetic nanomedicine named as HMMP, which was constructed by engineering PpIX-encapsulated hollow MnO with a hybrid membrane exfoliated from both macrophage and tumor cell lines. The as-established HMMP features a burst bacterial antigen release as the vaccine by the augmented sonodynamic treatment and the resultant priming of antigen-presenting cells for the following activations of both cellular and humoral adaptive immunities against bacterial infections. This treatment regimen not only triggers initial bacterial regression in the established osteomyelitis model but also simultaneously generates robust systemic antibacterial immunity against poorly immunogenic secondary osteomyelitis in the contralateral knee and additionally confers long-lasting bacteria-specific immune memory responses to prevent infection relapse. Thus, our study provides a proof of concept of vaccination for the activation of both innate and adaptive antibacterial immune responses, providing an individual-independent bacterial immunotherapy.