劉曉琳,謝青昕,李 漂,張 茜,楊 艾,魯衛(wèi)東
(昆明醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院暨云南省天然藥物藥理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650500)
脂質(zhì)體(Liposomes)是一種類生物膜結(jié)構(gòu)磷脂雙分子層構(gòu)成的封閉囊泡,兼具佐劑和載體功能[1]。脂質(zhì)體大小從幾十納米到十幾微米,按結(jié)構(gòu)和粒徑的不同可以將其分為小單室脂質(zhì)體(10~200 nm)、大單室脂質(zhì)體(0.2~1 μm)和多室脂質(zhì)體(1~5 μm)[2]。脂質(zhì)體能夠包裹多種分子,如抗原或免疫調(diào)節(jié)化合物,并促進(jìn)將這些物質(zhì)靶向輸送到特定的免疫細(xì)胞[3]。研究表明[4-6],脂質(zhì)體與抗原單純混合使得抗原免疫原性增強(qiáng),脂質(zhì)體包裹的抗原免疫原性更強(qiáng),且可改變免疫應(yīng)答的類型和方式,可同時(shí)誘導(dǎo)體液和細(xì)胞免疫,明顯優(yōu)于細(xì)胞免疫誘導(dǎo)力差的鋁佐劑,增強(qiáng)體液免疫,抗體滴度升高、免疫持續(xù)時(shí)間長,還可產(chǎn)生免疫記憶。
本實(shí)驗(yàn)采用薄膜分散法和凍融凍干法制備流感疫苗脂質(zhì)體,通過比較包封率、粒徑和免疫原性,選擇最佳制備方法;采用最佳制備方法制備流感疫苗脂質(zhì)體凍干粉,篩選出適合的流感疫苗脂質(zhì)體粒徑。
H1N1(批號(hào):201910001),血凝素含 量:299 μg/mL;H3N2(批號(hào):201911001),血凝素含量:282 μg/mL;B(V)(批號(hào):201911003),血凝素含量:223 μg/mL;B(Y)(批號(hào):201912005),血凝素含量:147 μg/mL;均由江蘇沃森生物技術(shù)有限公司提供。
SPF 級KM 種小鼠,雌性,標(biāo)準(zhǔn)體重(18~22 g),昆明醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供[合格證號(hào)為SCXK9(滇)2005-0008]。
大豆卵磷脂(北京美亞斯磷脂技術(shù)公司)、膽固醇(北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限責(zé)任公司)、Folin-酚蛋白定量試劑盒(北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限責(zé)任公司)、特級胎牛血清(美國eBioscience公司)、MTT(北京博奧拓達(dá)科技有限公司)、RDE(Ⅱ)受體破壞酶(Denka),超聲破碎儀(美國SONICS VCX-150),冷凍干燥機(jī)(美國LABCONCO 4.5L),低溫超高速離心機(jī)(日本日立,SCP85H),BIO-RAD iMark TM 酶標(biāo)儀(美國伯樂公司)。
將4 個(gè)單價(jià)的流感疫苗血凝素按比例稀釋:H1N1 稀釋8.31 倍,H3N2 稀釋7.83 倍,B(V)稀釋6.19 倍,B(Y)稀釋4.08 倍,使每個(gè)單價(jià)流感的血凝素含量為36 μg/mL,然后將36 μg/mL 的單價(jià)流感疫苗充分混合形成36 μg/mL 的四價(jià)流感疫苗原液。
(1)薄膜分散法:精密稱取膽固醇80 mg 和大豆卵磷脂300 mg 溶于20 mL 無水乙醇中,完全溶解后減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至成膜狀態(tài),四價(jià)流感疫苗和磷酸鹽緩沖溶液(PBS)按1.4∶1 混合,得流感疫苗脂質(zhì)體混懸液,0.06 mbar,-52℃下冷凍干燥28 h 即得脂質(zhì)體凍干粉[7];(2)凍融凍干法:精密稱取膽固醇80 mg 和大豆卵磷脂300 mg 溶于20 mL 無水乙醇中,完全溶解后減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至成膜狀態(tài)后加入PBS 30 mL,50℃水化旋轉(zhuǎn)45 min,間歇超聲(超30 s 停30 s,功率60%),50℃水浴孵育1 h,取出冷至常溫,四價(jià)流感疫苗溶液和脂質(zhì)體混懸液按1.4∶1 混合,-40℃凍融2 次,0.06 mbar,-52℃下冷凍干燥28 h 即得脂質(zhì)體凍干粉[8]。
取脂質(zhì)體凍干粉用一定量PBS 充分溶解后取少量滴于載玻片上進(jìn)行顯微觀察,Nano measurer 1.2 軟件對脂質(zhì)體粒徑進(jìn)行分析。
采用低溫超高速離心法分離脂質(zhì)體與游離藥物,用Lowry 法測定包封率[9]。
包封率(En%)=總蛋白含量(μg)-游離蛋白含量(μg)/總蛋白含量(μg)×100%
小鼠隨機(jī)分為PBS 陰性對照組、疫苗原液陽性對照組、凍融凍干法組和薄膜分散法組,每組5 只。(1)細(xì)胞免疫:小鼠免疫7 d,無菌條件下,取脾臟研磨,制備脾淋巴細(xì)胞懸液,將細(xì)胞數(shù)調(diào)整為3.0×106個(gè)/mL。參照文獻(xiàn)[10]采用MTT 法檢測細(xì)胞增殖水平,以刺激指數(shù)(SI)評價(jià)其細(xì)胞免疫;(2)體液免疫:小鼠免疫7 d,取免疫后小鼠血清,參照文獻(xiàn)[11]采用血凝抑制法(HI)測定血清的抗體滴度,評價(jià)其體液免疫,免后與免前抗體滴度比≥4 認(rèn)為產(chǎn)生有效體液免疫。
制備脂質(zhì)體混懸液,通過調(diào)整超聲功率和時(shí)間,制備出不同粒徑的脂質(zhì)體,超聲后具體操作步驟同1.2.3。小鼠隨機(jī)分為PBS 陰性對照組、原液陽性對照組、3.7 μm 組、2.0 μm 組、1.0 μm 組、0.45 μm 組,每組5 只。免疫7 d、14 d、28 d 后通過MTT 法檢測脾淋巴細(xì)胞增殖水平[9]評價(jià)粒徑對細(xì)胞免疫原性影響;采用血凝抑制法(HI)測定血清的抗體滴度,探討粒徑對體液免疫原性的影響。
采用 SPSS17.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析,多組間比較選擇單因素方差分析,以P<0.05 認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,統(tǒng)計(jì)結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差()表示。
薄膜分散法制備(圖1A)的脂質(zhì)體分布不均一,粒徑范圍稍大,凍融凍干法(圖1B)制備的脂質(zhì)體分布均一,且粒徑范圍??;2 種方法制備流感疫苗脂質(zhì)體凍干粉包封率和平均粒徑,見表1。
表1 2 種制備方法脂質(zhì)體的平均粒徑和包封率Tab.1 Average particle size and encapsulation efficiency of liposomes prepared by the two methods
圖1 脂質(zhì)體顯微拍攝圖(×200)Fig.1 Liposome micrograph(×200)
小鼠腹腔免疫7 d 后,淋巴細(xì)胞增殖能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。通過單因素方差分析,各免疫組與PBS 陰性組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),各實(shí)驗(yàn)組與凍融凍干法組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),且凍融凍干法組SI 值高于各實(shí)驗(yàn)組,表明凍融凍干法制備的流感疫苗脂質(zhì)體前期能增強(qiáng)細(xì)胞免疫效應(yīng)。
表2 制備方法篩選時(shí)的ConA SI(n=5,)Tab.2 ConA SI during preparation method screening(n=5,)
表2 制備方法篩選時(shí)的ConA SI(n=5,)Tab.2 ConA SI during preparation method screening(n=5,)
與PBS陰性對照組比較,*P<0.05,**P<0.01;與凍融凍干法組比較,#P<0.05,##P<0.01。
小鼠腹腔免疫7 d 后,免后與免前的HI 值實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3。免疫第7 天,各免疫組的抗體滴度比HI 均≥4,凍融凍干組和薄膜分散組的抗體滴度比大于原液組,且凍融凍干組的抗體滴度比大于薄膜分散組,結(jié)果表明凍融凍干法和薄膜分散法制備的流感疫苗脂質(zhì)體具有良好的免疫原性,且凍融凍干法免疫效果較好。
表3 制備方法篩選時(shí)HI 值(n=5)Tab.3 HI value at the time of preparation method screening(n=5)
通過調(diào)整細(xì)胞破碎儀超聲時(shí)間和功率,顯微觀察,用Nano measurer 1.2 軟件對脂質(zhì)體粒徑進(jìn)行分析得到平均粒徑為3.7 μm、2.0 μm、1.0 μm、0.45 μm 4 種不同粒徑的脂質(zhì)體,包封率測定結(jié)果,見表4。
表4 不同粒徑脂質(zhì)體的包封率(%)Tab.4 Encapsulation efficiency of liposomes with different particle sizes
小鼠免疫7 d、14 d 和28 d 的脾淋巴細(xì)胞增殖能力如表5。在一個(gè)免疫周期內(nèi),各實(shí)驗(yàn)組和原液組與PBS 組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),較大粒徑組(3.7 μm 組和2.0 μm 組)的SI 值高于原液組,且3.7 μm 組SI 值大于2.0 μm 組,與疫苗原液組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。說明粒徑較大的脂質(zhì)體疫苗使脾淋巴細(xì)胞增殖能力增強(qiáng),產(chǎn)生細(xì)胞免疫,且3.7 μm 組產(chǎn)生細(xì)胞免疫更強(qiáng)。
表5 7 d、14 d、28 d 時(shí)ConA SI(n=5,)Tab.5 ConA SI at 7,14,28 d(n=5,)
表5 7 d、14 d、28 d 時(shí)ConA SI(n=5,)Tab.5 ConA SI at 7,14,28 d(n=5,)
與PBS陰性對照組比較,*P<0.05,**P<0.01;與原液組比較,#P<0.05,##P<0.01。
血凝抑制實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表6 所示。由表5 可知,在一個(gè)免疫周期內(nèi),各免疫組HI 值均≥4,表明產(chǎn)生有效體液免疫;較大粒徑組(3.7 μm 組和2.0 μm 組)的HI 值明顯高于其他組,且3.7 μm組的HI 值大于2.0 μm 組。結(jié)果表明在一個(gè)免疫周期內(nèi)各免疫組都能刺激機(jī)體產(chǎn)生有效的體液免疫,且3.7 μm 組產(chǎn)生體液免疫效應(yīng)最強(qiáng)。
表6 7 d、14 d、28 d 時(shí)抗體滴度比(n=5)Tab.6 Antibody titer ratio at 7,14,28 d(n=5)
最佳制備方法凍融凍干法制備的脂質(zhì)體流感疫苗包封率為87.48%,脂質(zhì)體粒徑均一。凍融凍干法在反復(fù)凍融的過程中能包封更多的疫苗,使得包封率增大,免疫效應(yīng)也增強(qiáng)。通過改變超聲功率和時(shí)間制得平均粒徑為3.7 μm、2.0 μm、1.0 μm 和0.45 μm 4 種不同粒徑脂質(zhì)體,隨著粒徑的減小,包封率也逐漸下降,較大粒徑脂質(zhì)體流感疫苗能產(chǎn)生較好的細(xì)胞和體液免疫,且3.7 μm免疫效果更強(qiáng)。
脂質(zhì)體作為佐劑的流感疫苗能產(chǎn)生良好的免疫原性,且粒徑較大的脂質(zhì)體疫苗產(chǎn)生的免疫較強(qiáng)。研究表明[12-13],脾臟對脂質(zhì)體的吸收與巨噬細(xì)胞的吞噬能力有關(guān),體內(nèi)的吞噬細(xì)胞會(huì)較快的識(shí)別相對較大的脂質(zhì)體,吞噬能力隨粒徑增大而增強(qiáng),較大粒徑的脂質(zhì)體疫苗能被網(wǎng)狀吞噬系統(tǒng)快速識(shí)別,攜帶至靶向器官,有利于抗原刺激免疫器官,誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng),增強(qiáng)免疫原性。然而,脂質(zhì)體粒徑過大血管通透性差,導(dǎo)致脂質(zhì)體不能通過肝血管的細(xì)胞間隙,易被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬清除,較小粒徑的脂質(zhì)體(180 nm)使藥物的血藥濃度和生物利用度明顯的提高,雖能增加靶部位聚集和延長半衰期,但易相互聚集融合致抗原滲漏[14-15]。安全性良好,可生物降解,生物相容性好是脂質(zhì)體最大的優(yōu)點(diǎn),但是脂質(zhì)體穩(wěn)定性差限制它的廣泛運(yùn)用,且目前流感疫苗大多數(shù)為液體制劑,存在穩(wěn)定性差和冷鏈運(yùn)輸壓力等不足,本實(shí)驗(yàn)采用凍融凍干法制備流感疫苗脂質(zhì)體凍干粉,制備過程簡單易行,且穩(wěn)定性得到一定改善。