Nanopartikel lipid kosong memicu pematangan dan aktivasi antigen-presenting cells
Dalam penelitian terbaru yang diposting ke server preprint Research Square* dan sedang ditinjau di jurnal Nature Portfolio, para peneliti melaporkan aktivasi dan pematangan antigen-presenting cells (APCs) oleh lipid nanoparticles (LNPs).
Dua vaksin penyakit coronavirus 2019 (COVID-19) based on
nucleoside-modified mRNA LNPs. Platform vaksin mRNA telah diuji secara luas dan
terbukti menghasilkan respons humoral protektif secara efektif. Efek imunostimulator
dari vaksin mRNA-LNP disebabkan oleh efek adjuvant intrinsik dari lipid yang
dapat terionisasi yang dapat memicu respon inflamasi. Namun demikian, mekanisme
yang mendasari tanggapan ini tetap buruk.
Usia mempengaruhi respon imun terhadap vaksin. Penurunan
kekebalan terkait usia terhadap patogen dapat menyebabkan tingkat kematian yang
lebih tinggi setelah infeksi di antara individu berusia 65 tahun atau lebih.
Hal ini tercermin dalam pandemi COVID-19, di mana populasi yang lebih tua (>
65 tahun) secara signifikan lebih mungkin untuk menyerah pada infeksi severe
acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2).
Studi dan temuan
Dalam penelitian ini, para peneliti menyelidiki efek dari empty
LNPs (eLNPs), yaitu, LNP yang kekurangan muatan mRNA, pada jalur antivirus dan
fungsi kekebalan sel dari individu yang lebih muda dan lebih tua. Pertama, efek
eLNP pada pematangan dendritic cell (DC) dievaluasi secara in vitro. Monosit
dari peserta sehat diobati dengan granulocyte macrophage-colony stimulating
factor (GM-CSF) selama 48 jam, diikuti dengan pengobatan eLNP selama 24 jam.
Frekuensi surface costimulatory dan human leucocyte antigen
(HLA) dinilai dalam monocyte-derived DCs (MDDCs) yang diobati dengan eLNP
relatif terhadap sel yang tidak distimulasi. Pengobatan eLNP secara signifikan
meningkatkan proporsi cluster diferensiasi 40 (CD40)-positif MDDCs. Marker MDDC
maturation juga meningkat setelah pengobatan eLNP. Selain itu, produksi
sitokin, seperti interleukin (IL)-12, IL-21, interferon (IFN)-α, dan IFN-γ,
meningkat secara signifikan setelah pengobatan eLNP.
Selanjutnya, penulis menguji apakah eLNP dapat menginduksi
fosforilasi dan aktivasi IFN regulatory factor 7 (IRF7) dan TANK-binding kinase
1 (TBK1). Untuk tujuan ini human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs)
dirangsang dengan eLNP selama 15 menit, 45 menit, enam jam, dan 25 jam, diikuti
oleh flow cytometry untuk mengevaluasi apakah eLNP dapat menginduksi dan
mengaktifkan IRF7 dalam monosit dan DC, diukur dengan IRF7 phosphorylation
(pIRF7).
Ada peningkatan regulasi pIRF7 yang signifikan pada
stimulasi 45 menit di conventional DC 1 (cDC1). Selain itu, penulis mengamati
fosforilasi TBK7 setelah stimulasi eLNP di cDC1 dan cDC2, yang menunjukkan
bahwa eLNP dapat mengaktifkan jalur pensinyalan IRF7 dan TBK1. Selanjutnya,
PBMC dari orang dewasa yang sehat distimulasi dengan eLNP selama 24 jam untuk
menentukan apakah fagositosis akan terjadi menggunakan uji in vitro yang
mengukur fluoresensi.
subset cDC1 dan cDC2 menunjukkan peningkatan fluoresensi
pada stimulasi dengan eLNPs relatif terhadap sel yang tidak distimulasi,
menunjukkan fungsi fagositik yang unggul. PBMC yang distimulasi dengan eLNPs
selama 6 hingga 24 jam menunjukkan induksi transforming growth factor beta 1
(TGFB1) setelah 24 jam, sedangkan induksi TGFB3 dimulai pada enam jam stimulasi
dan meningkat 24 jam. Khususnya, MDDC yang diobati dengan eLNP selama 24 jam
menunjukkan penurunan regulasi TGFB2.
Selanjutnya, para peneliti mengevaluasi bagaimana eLNP
mempengaruhi sistem kekebalan yang berusia lanjut, dan oleh karena itu, 18
subjek dikelompokkan sebagai muda dan tua. Orang dewasa yang lebih tua sehat
dan tidak lemah. Usia rata-rata individu yang lebih tua dan lebih muda adalah
73 dan 30 tahun. Para penulis mempelajari efek eLNP pada pematangan dan
aktivasi sistem kekebalan bawaan dalam kelompok orang dewasa yang lebih muda
dan lebih tua ini.
Frekuensi tipe sel yang dirangsang eLNP tidak berbeda secara
signifikan antara individu yang lebih muda dan yang lebih tua. Proporsi MDDC
CD40- dan CD83-positif secara signifikan diregulasi pada donor yang lebih tua
dan lebih muda setelah stimulasi dengan eLNP. Perbandingan antarkelompok
mengungkapkan peningkatan ekspresi CD40 pada donor yang lebih muda, meskipun
secara statistik tidak signifikan.
Sementara eLNPs menginduksi pematangan MDDC pada donor yang
lebih muda dan lebih tua, penanda pematangan secara signifikan lebih rendah
pada individu yang lebih tua, tetapi sitokin pro-inflamasi meningkat.
Penyelidikan lebih lanjut menunjukkan bahwa eLNP adalah imunostimulator pada
individu yang lebih tua dan dapat menghasilkan respons vaksin yang cukup bila
dikombinasikan dengan antigen.
Stimulasi MDDC 24 jam dengan eLNP menyebabkan penurunan yang
signifikan dalam produksi TGFB2 pada donor yang lebih muda daripada pada
individu yang lebih tua. Selain itu, ada penurunan substansial dalam semua
isoform TGFB pada orang dewasa yang lebih tua dibandingkan dengan MDDC yang
tidak distimulasi pada kelompok usia yang sama, kontras dengan pengamatan tingkat
TGFB yang sebanding pada individu yang lebih muda, terlepas dari stimulasi
eLNP.
Kesimpulan
Singkatnya, penelitian ini menunjukkan bahwa eLNP
menyebabkan pematangan dan aktivasi monosit dan DC dan menunjukkan perbedaan
usia tertentu dalam pematangan dan aktivasi himpunan bagian PBMC dan MDDC.
Temuan ini juga mengungkapkan fosforilasi/aktivasi IR7 dan TBK1 pada stimulasi
eLNP. Ekspresi TGFB meningkat secara signifikan pada stimulasi eLNP pada PBMC
dari donor yang lebih tua, sedangkan pada individu yang lebih muda, itu
berkurang. Secara keseluruhan, penelitian ini memberikan wawasan berharga
tentang mekanisme LNP yang digunakan dalam vaksin COVID-19.
*Pemberitahuan Penting
Research Square menerbitkan laporan ilmiah awal yang tidak
ditinjau oleh rekan sejawat dan, oleh karena itu, tidak boleh dianggap sebagai
konklusif, memandu praktik klinis/perilaku terkait kesehatan, atau diperlakukan
sebagai informasi yang mapan.
Journal reference:
Jennifer Connors, David Joyner, Nathan Mege, et al. Lipid
nanoparticles (LNP) induce activation and maturation of antigen-presenting
cells in young and aged individuals, 07 November 2022, PREPRINT (Version 1)
available at Research Square, DOI: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2199652/v1,
https://www.researchsquare.com/article/rs-2199652/v1
No comments