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輝瑞和Moderna的COVID-19 mRNA疫苗上市，極大程度上推動了核酸疫苗的發(fā)展。核酸疫苗與傳統(tǒng)疫苗相比，具有諸多優(yōu)勢，如設計簡單、生產迅速、易于運輸和儲存，尤其適合應對突發(fā)性感染性疾病。由于核酸疫苗編碼蛋白質抗原在宿主體內合成，可實現(xiàn)天然翻譯后修飾，如磷酸化、糖基化等，提高免疫效果。當前，核酸疫苗開展的臨床試驗主要集中在癌癥、自身免疫病和感染性疾病領域。 DNA疫苗一般采取質粒形式（pDNA），包括轉錄單位和制備單位。轉錄單位包含病毒雜合或真核啟動子、內含子、目的基因以及polyA信號區(qū)。與mRNA疫苗相比，DNA疫苗性質更加穩(wěn)定，而mRNA疫苗無需入核即可實現(xiàn)蛋白翻譯，避免插入突變。啟動子負責與RNA聚合酶連接，控制質粒轉錄，并最終實現(xiàn)翻譯。通常使用CMV啟動子，其可在各種細胞系中實現(xiàn)高水平抗原表達。然而，病毒啟動子會在基因沉默作用下迅速失活，導致短暫基因表達。因此，采用病毒-哺乳動物雜合啟動子，在體內、體外延遲啟動子失活。一般，內含子序列位于啟動子和目的基因之間，可有效提高抗原表達。polyA信號區(qū)可穩(wěn)定mRNA轉錄，促進其從胞核釋放。制備單位包括復制起始序列和抗生素抗性基因。前者使質粒在宿主體內實現(xiàn)擴增，后者使質粒可在菌落中進行篩選。體內試驗中，法規(guī)強烈禁止抗生素抗性基因使用，以防止病人產生抗生素抗性和抗性基因的人類基因組整合。DNA疫苗在注射位點轉染細胞，經過內化和轉位作用到達胞核，實現(xiàn)抗原表達，最終抗原通過細胞凋亡或外泌體形式排出細胞?？乖岢始毎ˋPC，包括樹突狀細胞DC、巨噬細胞和B細胞），這里以DC為例。DC捕獲該抗原（外源抗原）后從組織進入淋巴結，捕獲抗原在DC內體溶酶體作用下降解為多肽，隨即以MHC II-抗原肽形式展現(xiàn)于DC表面，在淋巴結內提呈給CD4+T細胞。CD4+T細胞進一步引發(fā)B細胞反應，同時活化CD8+T細胞。外源抗原也可通過感染細胞MHC I分子途徑提呈給CD8+T細胞。此外，DCs也可直接被DNA疫苗轉染，抗原在DCs中表達，由于DCs既可表達MHC I，也可表達MHC II，因此DCs可同時活化CD4+T細胞和CD8+T細胞?；罨疌D4+T細胞和CD8+T細胞在IL-2（自分泌）作用下，實現(xiàn)擴增，分別轉化為Th細胞和CTL。Th細胞在IL-2、IL-4和IFN-γ（自分泌）作用下,進一步擴增為Th1和Th2細胞。Th1通過維持CD8+T細胞增殖實現(xiàn)細胞免疫，Th2細胞通過B細胞作用實現(xiàn)體液免疫。該方式下，DNA疫苗同時誘發(fā)了細胞免疫和體液免疫，效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)疫苗。Th1或Th2細胞增殖可通過改變免疫方式調節(jié)，肌肉注射時，一般誘導Th1型免疫反應（細胞免疫），皮內免疫時，一般誘導Th2型免疫反應（體液免疫）。這種全方位免疫誘發(fā)記憶性B細胞和T細胞形成，從而可有效預防疾病發(fā)生。截止目前，尚未有DNA疫苗獲批在人體內使用，主要是基因表達不充分和免疫系統(tǒng)活化效率低問題。為了解決該問題，研究人員在DNA序列設計、疫苗構建和遞送模式方面進行了改進。遞送方面，傳統(tǒng)針刺遞送方式可劃分為皮內、皮下、靜脈注射和肌肉注射。皮內注射似乎比皮下和肌肉注射效果更好，原因是真皮內存在大量樹突狀細胞（DC），可實現(xiàn)有效抗原提呈。靜脈注射的優(yōu)點則為可將DNA質粒遞送至淋巴器官處APC，但該方式的效果是不確定的。
此外,DNA疫苗還可通過粘膜遞送，如口、鼻、肺等，誘導局部粘膜免疫和全身免疫。粘膜免疫被認為是抗病毒最有效的免疫方式，因為宿主感染起始階段發(fā)生在粘膜表面。而且，粘膜免疫形式友好，不需要針刺、專業(yè)設備以及手術。然而，裸DNA單獨給藥，由于存在體內穩(wěn)定性、特定靶向、細胞攝取率和免疫系統(tǒng)調節(jié)缺陷，仍需通過電穿孔、微針或基因槍等特殊設備實現(xiàn)皮膚免疫。當然，這也可通過使用合適載體來改善，生物聚合物就是一個很好的選擇。一般用作載體的物質包括脂質體、聚合物、病毒酶體、細胞穿透肽（CPPs）、活菌等。在這之中，聚合物具有理化穩(wěn)定性高，低毒、有效保護力、易于制備、成本低特點。它比脂質體更剛性、更穩(wěn)定，也不會帶來病毒酶體和活菌導致的抗載體免疫。同時，聚合物可被設計成各種納米結構，可調整大小與表面特性，對于藥物載體應用很實用。對于DNA疫苗，生物學性質合成聚合物最佳，因其具有生物親和性，易于細胞作用，生物降解，并能通過細菌或酶工程簡單制備，應用前景廣闊。迄今為止，DNA疫苗已被批準治療獸用疾病，盡管尚未批準用于人類，但已有許多DNA疫苗應用于臨床實驗中。DNA疫苗目前仍存在一些挑戰(zhàn)，如難以精準控制遺傳物質及其本身較低的免疫原性，可通過研究基于生物聚合材料遞送系統(tǒng)，以便提高其體內功效，最終應用于臨床。1.Franck CO, Fanslau L, Bistrovic Popov A, Tyagi P, Fruk L. Biopolymer-based Carriers for DNA Vaccine Design. Angew Chem Int Ed Engl. 2020 Sep 7. doi: 10.1002/anie.202010282.
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