基于DNA折纸技术的类病毒颗粒：一类具有更优异免疫原性的新型HIV疫苗候选物

《Signal Transduction and Targeted Therapy》：DNA origami-based virus-like particles: a new class of HIV vaccine candidates with superior immunogenic properties

　　

研究亮点：Romanov等人，2026年，《科学》杂志；391(6785):eadx6291

在最近发表于《科学》杂志的一篇论文中，Romanov等人提出了一种新的抗HIV疫苗原型，该疫苗使用DNA折纸支架来递送抗原，能够在人源化小鼠模型中激活并扩增罕见的广谱中和抗体（bnAb）前体B细胞克隆，而不会引发不必要的抗支架抗体反应。^[链接]

这项研究展示了DNA折纸作为免疫原载体在开发新型有效HIV疫苗方面的潜力。

尽管经过数十年的研究，HIV仍没有获得许可的疫苗。实现彻底的保护将依赖于强大且持久的广谱中和抗体（bnAb）反应，这些抗体能够在初次感染时控制病毒。bnAb的生成需要选择和亲和力成熟前体B细胞，而在HIV的情况下，由于一系列免疫学和结构障碍，这一过程尤为具有挑战性^[链接]

（图 1a）。HIV特异性bnAb前体B细胞在天然B细胞库中极为罕见，这些抗体的生发线版本通常对天然Env的亲和力较弱，而且由于糖基化和构象掩蔽，对保守表位的识别也受到限制。即使适当的B细胞克隆被招募到生发中心（GCs），也需要广泛的、有时甚至是不可预测的体细胞突变才能实现中和广度。

图1：基于DNA折纸的类病毒颗粒的免疫原特性。

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a 生成针对HIV的广谱中和抗体（bnAbs）的挑战示意图。生发中心（GCs）中的滤泡树突状细胞（FDCs）将抗原（HIV Env）呈递给对天然抗原亲和力较低的前体B细胞。随后通过T滤泡辅助细胞（Tfh）的选择和亲和力成熟，需要发生不太可能的突变，这限制了产生bnAb的浆细胞和记忆B细胞的发育。如果使用传统的蛋白质纳米颗粒疫苗来呈递抗原，蛋白质支架的免疫原性会带来额外的挑战，因为它会分散生发中心的活性。b Romanov等人比较基于DNA折纸的类病毒颗粒（DNA-VLPs）和传统蛋白质纳米颗粒疫苗的关键发现示意图，两者都展示了针对生发线的HIV抗原eOD-GT8。蛋白质纳米颗粒支架可以诱导针对支架的免疫反应，使生发中心活性转向抗支架B细胞。DNA-VLPs在呈现抗原的同时最小化了支架的免疫原性，从而增加了抗原特异性GC B细胞的相对和绝对数量，并成功生成了VRC01谱系的bnAb前体B细胞。由Muecksch, F.（2026）创建。[链接]

在保守的Env表位中，CD4结合位点（CD4bs）已成为主要的疫苗靶点，因为CD4bs特异性bnAbs结合了高效力和广谱性，并且在动物和临床研究中的被动转移研究中显示出保护作用^{[链接]，[链接]。源自VH1-2基因片段的VRC01类bnAb模仿了CD4受体与Env的相互作用，实现了显著的广谱性和效力[链接]。然而，Env-抗体相互作用受到N-糖链的空间阻碍，生发线VRC01类前体最多只能弱结合天然Env，因此需要精心设计的针对生发线的免疫原来激活这些谱系。已经开发出多价蛋白质纳米颗粒平台来增强B细胞受体（BCR）的交联并提高激活效率。然而，这种策略引入了另一个挑战：基于蛋白质的支架可能会变得免疫显性，引发针对支架本身的强烈抗体反应。这种脱靶反应可能会与针对目标表位的生发中心反应竞争或稀释后者。}

Romanov等人假设，在DNA折纸支架上呈现VRC01靶向抗原——通过精确的纳米级DNA折叠构建——可以避免抗支架的免疫反应，同时增强抗原特异性B细胞的扩增。为了验证这一假设，作者使用了之前表征的二十面体DNA折纸类病毒颗粒（DNA-VLPs）^{[链接]，这些颗粒展示了专门设计用于高亲和力结合VRC01类bnAb生发线前体的免疫原eOD-GT8[链接]。折叠的DNA支架使得抗原能够在三维表面上定位，DNA-VLPs以不同的抗原密度和价态呈现eOD-GT8，并直接与现有的基于蛋白质的纳米颗粒平台进行了比较[链接]，以评估它们激活和扩增VRC01类前体B细胞的能力。}

C57BL/6小鼠接种DNA-VLPs后产生了抗原特异性抗体反应，经过增强后，这些反应明显超过了单体eOD-GT8引起的反应。重要的是，接种DNA-VLPs的小鼠没有产生可检测到的抗DNA抗体，这证实了DNA支架的低体液免疫原性。然而，单剂量的DNA-VLPs并没有增加总B细胞或抗原特异性GC B细胞以及T滤泡辅助（TFH）细胞的数量，与接种eOD-GT8单体疫苗相比。DNA-VLPs容易被血清DNase降解，但在缺乏DNase I的情况下，GC反应的限制仍然存在，排除了颗粒稳定性作为主要疗效限制的可能性。为了寻找这种弱激活的原因，作者观察到DNA-VLPs在滤泡中的保留有限。增加DNA-VLPs上的抗原密度和总价态增强了其在滤泡中的保留。与观察到的补体沉积增加一致，这也与抗原特异性B细胞在GCs中的招募和扩增增强相关。重要的是，尽管基于蛋白质的纳米颗粒疫苗引发了更大的总GC反应，但优化后的DNA-VLPs诱导的抗原特异性GC B细胞的频率显著更高，且两种疫苗诱导的抗原特异性GC B细胞的总数没有差异。

与蛋白质支架不同，DNA-VLPs本身不提供T细胞表位，因此必须通过展示的蛋白质抗原来诱导T细胞辅助。由于这种缺乏T细胞表位可能会限制DNA-VLP疫苗接种后观察到的总GC B细胞和TFH细胞数量，作者在免疫原设计中加入了合成的通用CD4 T细胞表位（PADRE）。事实上，包含PADRE增加了GC B细胞和TFH细胞的总数，尽管水平略低于基于蛋白质的疫苗。然而，重要的是，PADRE的加入略微提高了DNA-VLP疫苗诱导的抗原特异性GC B细胞的总体数量，并显著增加了其频率。

为了直接评估VRC01类前体的激活情况，Romanov等人接下来使用了在体内小鼠Ig位点（VH1-2小鼠）表达人IGHV1-2*02基因片段的转基因小鼠，模拟了人类B细胞库中潜在bnAb前体B细胞的频率和多样性。在这个人源化系统中，优化的DNA-VLPs优先招募并扩增了GCs中的抗原特异性B细胞。这导致CD4bs特异性GC B细胞的频率显著高于蛋白质纳米颗粒疫苗接种，后者引发了大量的针对支架的抗体反应。BCR测序进一步显示，DNA-VLPs疫苗接种有效地扩增了CD4bs特异性GC B细胞谱系，而蛋白质纳米颗粒疫苗则没有这种效果^[链接]。

总之，这项研究提出了一种具有有益特性的DNA折纸支架，可以通过改善抗原聚焦的激活和扩增罕见的抗原特异性B细胞来增强HIV疫苗策略，而不会引发针对支架的抗体反应。未来的研究需要确定这种早期激活优势——主要在接种后第14天评估，且未进行增强免疫——是否在连续免疫过程中持续存在，并支持持续的亲和力成熟和体细胞突变。对疫苗诱导的反应进行功能表征，包括多克隆血清和分离的单克隆抗体的亲和力和中和分析，对于确定前体富集是否转化为真正的bnAb活性至关重要。最后，评估DNA-VLP平台的长期体内稳定性、可制造性和可扩展性对于临床转化至关重要。DNA折纸-蛋白质免疫原作为一种新型且有前景的疫苗类别出现了巨大的潜力。