细胞免疫(Cellular immunity)是适应性免疫应答的重要成员,由T细胞主导,广泛参与机体的生理病理过程。一方面,细胞免疫是机体重要的防御机制,可清除胞内病原体感染、对抗肿瘤的发生和发展。上调细胞免疫是许多抗肿瘤、抗病毒和抗菌疫苗接种的首要目的。另一方面,细胞免疫的过度响应是异基因移植排斥、IV型超敏反应、自身免疫疾病和炎症性疾病等病理状况的主要诱因,在这些情况下,下调细胞免疫是治疗的根本目的。然而,目前调控细胞免疫的手段有限、效率不高,对细胞免疫的认识不够充分,这极大限制了对细胞免疫响应不当引起的疾病的防治,亟待新靶点、新视角的出现。抗原的自身特性和递送载体的类型是影响细胞免疫的重要因素。因此,本研究第一部分考察了抗原形式和递送载体在细胞免疫调控中的潜能。首先,构建了阳离子纳米乳(Cationic nanoemulsion,CNE)作为多表位肿瘤抗原蛋白和抗原m RNA的载体,考察了同一递送载体、不同抗原形式诱导机体抗肿瘤细胞免疫的能力。对比分析结果显示,这两种形式的抗原诱导树突状细胞(Dendritic cells,DCs)表型成熟和抗原呈递的情况不同,抗原蛋白诱导主要组织相容性复合物(Major histocompatibility complex,MHC)II类呈递和体液免疫的能力更佳;而抗原m RNA诱导MHC I类呈递和CD8~+T细胞免疫的能力更强。随后,以CNE、阳离子脂质体(Lipo)和脂质纳米粒(Lipid nanoparticle,LNP)为递送载体,以编码严重急性呼吸综合征冠状病毒2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-Co V-2)刺突蛋白受体结合域(Receptor binding dSCH727965浓度omain,RBD)的m RNA为抗原,研究了同一抗原形式、不同递送载体诱导机体抗病毒细胞免疫的能力。对比分析发现,LNP诱导体液免疫的能力更强,而CNE和Lipo诱导细胞免疫更有优势。上述结果提示,不同药物分子类型引起的免疫后果不同,合理选择并适当优化药物递送系统(Drug delivery system,DDS)可以改变药物的作用效果,从而为细胞免疫调控提供平台。考虑到机体细胞免疫的参与成员众多、调节网络错综复杂,药物的非靶点特异性分布不仅导致药物分子对细胞免疫的调节效力不足,甚至存在引发脱靶毒性的风险,严重限制其在细胞免疫调控中的应用。相比于组织靶向和细胞靶向,亚细GNE-140细胞培养胞结构靶向更加精细。近年来,分子细胞生物学的发展增加了人们对亚细胞区室结构及其功能的理解,而制剂学和纳米技术的进步为实现药物分子的精准递送和可控释放提供了可能。真核生物内质网(Endoplasmic reticulum,ER)参与并支持多种免疫细胞的多项生理活动,深刻影响机体细胞免疫响应的类型、强度、持续时间和后果,是调控细胞免疫的一个重要靶点。利用靶向DDS促进药物分子的ER选择性积累和干预或许可以通过不同作用细胞和不同作用机制来实现高效的细胞免疫调控,以满足不同治疗需求。基于此,本研究接下来分别构建了两种ER靶向性的药物递送系统,并分别探究了其在上调细胞免疫和下调细胞免疫中的应用和作用机制:一、ER靶向抗原递送上调细胞免疫用于增强抗肿瘤疫苗效果的研究。DCs对外源性抗原的交叉呈递是活化初始CD8~+T细胞,起始特异性细胞免疫的关键环节;也是优化蛋白疫苗接种效果,提高宿主抗感染、抗肿瘤免疫应答的重要手段。ER相关降解(ER-associated degradation,ERAD)系统和多种ER分子伴侣参与并调节DCs对外源性抗原的交叉呈递。因此,增加抗原对ER的可及性或许可以提高DCs的交叉呈递效率,从而上调细胞免疫应答。据此,制备了内部负载肿瘤模式抗原鸡卵清蛋白(Ovalbumin,OVA)、表面受ER靶向性多肽Pardaxin修饰的阳离子脂质体(OVA@lipo T)。利用该脂质体的阳离子制剂特性促进抗原的负载和细胞的内在化,通过载体的ER靶向性指导抗原的胞内转运和ER选择性积累,并借助ERAD促进抗原的内源性加工和呈递。体内外结果均Molecular Diagnostics显示,该ER靶向抗原递送策略下,DCs交叉呈递的效率显著提高,抗原表位特异性CD8~+T细胞免疫应答被积极调动,可增强抗肿瘤免疫治疗效果。二、ER靶向小分子药物递送下调细胞免疫用于缓解异基因皮肤移植排斥的研究。移植是终末器官衰竭患者的唯一生存选择。在自体移植难以实现的情况下,同种异体移植成为了替代选择,且临床移植多属此类型。然而,异基因移植物容易受到器官受者的免疫系统,尤其是细胞免疫的攻击,导致移植排斥甚至移植失败。越来越多证据显示,细胞免疫介导的异基因移植排斥通常伴随受者淋巴细胞ER应激反应,即,未折叠蛋白响应(Unfolded protein response,UPR)的过度激活,后者由ER驻留跨膜蛋白启动,提示ER靶向干预淋巴细胞的UPR或许可以高效抑制细胞免疫,缓解异基因移植排斥。相应地,制备了负载UPR通路小分子抑制剂(UPR inhibitor,UPRi)、经Pardaxin表面修饰的ER靶向脂质体(UPRi@lipo T)。结果显示,UPRi@lipo T可以被淋巴细胞摄取,靶向定位至细胞ER并实现高效的靶点特异性抑制;UPR参与CD8~+T细胞活化诱导的相转变过程,调控细胞的扩增规模、效应功能与记忆分化;利用UPRi@lipo T靶向抑制淋巴细胞UPR通路的关键信号转导子——肌醇需求激酶/核酸内切酶1(Inositol-requiring kinase/endonuclease 1,IRE1α),可显著限制CD8~+T细胞免疫,诱导系统性细胞免疫抑制,在小鼠同种异体躯干全厚皮肤移植模型中缓和排斥反应、延长移植组织的存活时间,可进一步联用免疫抑制剂FK506以发挥协同细胞免疫抑制作用。综上所述,本研究揭示了ER靶向递送系统在重塑机体细胞免疫方面的巨大潜能,可以通过针对不同靶细胞、采用不同干预机制来实现细胞免疫的上调或下调,以满足不同的应用需求。