康测科技ATAC-seq和RNA-seq助力沈阳药科大学揭示表观遗传纳米佐剂gMSN的免疫增强机制

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【题目】The minimalist epigenetic nano-adjuvant gMSN reprograms dendritic cells to enhance the mucosal immune response of oral vaccines

【发表期刊】Biomaterials

【发表时间】2025年5月30日

【IF】12.8

【发表单位】沈阳药科大学

【康测科技提供技术】UMI RNA-seq、ATAC-seq

 
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口服疫苗因其方便运输、适宜大规模接种、且能通过肠道黏膜免疫系统触发更强甚至全身性的共黏膜免疫反应,而成为极具吸引力的疫苗接种途径。然而,单独的蛋白质或多肽的免疫原性较低,主要由于亚单位抗原的生物利用度较差,包括抗原在递送过程中的泄漏和降解以及抗原呈递细胞的抗原呈递效率较低等。因而,开发先进的口服递送系统和高效的佐剂十分必要!

 

树突状细胞(DC)作为疫苗佐剂的首要靶向细胞,具有重要作用。它是启动先天和适应性免疫反应的关键。DC发挥“哨兵”功能依赖于细胞中染色质结构的表观遗传变化,这些变化涉及组蛋白修饰(如H3K27ac)。利用表观遗传调控在生物体免疫反应调节中的重要作用或将有助于口服免疫疗法的发展。

 

2025年5月30日,沈阳药科大学王思玲和毛玉玲教授共同通讯在Biomaterials(IF 12.8)上发表了题为“The minimalist epigenetic nano-adjuvant gMSN reprograms dendritic cells to enhance the mucosal immune response of oral vaccines”的研究文章。研究构建了一种由β-葡聚糖修饰的功能性介孔二氧化硅(MSN)组成的极简表观遗传纳米佐剂gMSN,并负载模型抗原卵清蛋白(OVA)。口服OVA/gMSN可以确保足够的抗原通过肠道M细胞到达肠黏膜淋巴滤泡中的树突状细胞(DC),并依靠gMSN表现出的良好佐剂特性,触发有效的全身性共黏膜免疫反应。gMSN上调与有氧糖酵解有关的基因,促进DC中代谢重编程,并增强与DC激活、交叉呈递、成熟和迁移相关基因的表达。此外,它增加了关键表观遗传标记H3K27ac、H3K4me1和H3K4me3的积累。ATAC-seq显示,gMSN治疗的DC中,关键免疫基因(包括Il2rα1、Il18r1和Cd83)的染色质可及性增强。研究表明,口服后gMSN诱导了DC中表观基因组重塑,展现了表观遗传佐剂与纳米技术结合在口服疫苗设计中的巨大潜力,并为疫苗佐剂的发展提供了一个新的思路。

 

 

研究思路
 
 
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关键结果展示
 
 

康测科技为本研究提供UMI RNA-seq和ATAC-seq技术服务。其中,对FACS纯化的骨髓来源树突状细胞(BMDC)进行RNA-seq以检测gMSN处理对BMDC中基因表达和富集通路的影响。结果表明,与对照相比,gMSN处理导致333个上调差异基因和243个下调差异基因。KEGG显示“IgA产生的肠道免疫网络”、“糖酵解/糖异生”、“HIF-1信号通路”被激活。诸如Aldoa、Pgk1、Pkm等糖酵解相关的关键酶基因在gMSN处理的DC中表达显著增加。这表明gMSN处理上调糖酵解有关基因的表达,促进DC中代谢重编程。此外,gMSN处理还导致与DC激活、成熟、交叉呈递和迁移相关的基因表达上调。

 

WB显示,与对照相比,gMSN处理导致DC中H3K4me1、H3K4me3和H3K27ac积累增加。组蛋白修饰通常与转录调控的顺式作用元件紧密联系,并成为调节染色质可及性和影响基因表达的重要因素。因此,对FACS纯化的骨髓来源树突状细胞(BMDC)进行ATAC-seq以检测gMSN处理对BMDC中染色质可及性的影响。结果表明,gMSN组TSS附近的信号强度显著增加。gMSN组中161个高置信度染色质区域的表达模式发生改变,其中111个差异可及性区域(DAR)显著上调,进一步证实了gMSN在增强染色质开放性中的作用。gMSN组中Il2rα1、Il18r1和Cd83等关键免疫基因的染色质可及性显著增加。

 

结合ATAC-seq和RNA-seq分析发现,Il2rα1、Il18r1和Cd83基因的染色质可及性增加,表达上调。RT-qPCR和WB进一步证实gMSN处理导致Il2rα1、Il18r1和Cd83表达增加,与RNA-seq结果一致研究表明gMSN通过增加活性染色质标志物的水平、改变染色质可及性、上调关键基因的表达来有效调节DC的表观遗传状态,从而增强其免疫功能结合ATAC-seq和RNA-seq结果,为阐明gMSN的免疫增强机制提供助力。

 

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参考文献
 
 

Wen Guo, Zhiqi Wang, Rubing Xue, et al. The minimalist epigenetic nano-adjuvant gMSN reprograms dendritic cells to enhance the mucosal immune response of oral vaccines[J]. Biomaterials, 2025

 

 

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创建时间:2025-06-05