高级醇 · 代谢工程文献库

← 返回列表

Synthetic Biology-derived triterpenes as efficacious immunomodulating adjuvants

作者
Mizuki Tateno, Barbara J. Stone, Sarah J. Srodulski, Stephanie Reedy, Thomas R. Gawriluk, Thomas M. Chambers, Jerold Woodward, Joe Chappell, Chase F. Kempinski
杂志
Scientific Reports（2020）
DOI
10.1038/s41598-020-73868-6
所属领域
合成生物学
关键词
botryococcenesqualenesynthetic biologytriterpenevaccine adjuvantyeast
阅读原文
查看 PDF 原文

解决的核心问题

鲨鱼肝脏来源的角鲨烯作为疫苗佐剂存在可持续性、污染和纯度问题，迫切需要非动物来源、高纯度的替代品。

研究策略

利用酿酒酵母合成生物学平台生产高纯度角鲨烯、botryococcene和甲基化角鲨烯混合物，制备水包油纳米乳佐剂，并与四价流感疫苗联用，在小鼠模型中与鲨鱼角鲨烯和商业佐剂Addavax进行免疫学比较。

研究路线图

100%
鲨烯佐剂供应链困境
酵母合成生物学平台
BSS基因策略
SSL-1/SSL-3策略
BSS+TMT1策略
SUE突变增强甾醇摄取
三萜纳米乳佐剂
免疫等效且纯度更高
可持续替代佐剂来源
Text is not SVG - cannot display

下载 .drawio 源文件

核心内容

该研究利用酿酒酵母合成生物学平台，分别通过表达来自布朗葡萄藻的角鲨烯合酶、SSL融合蛋白以及角鲨烯合酶与三萜甲基转移酶的组合，生产出高纯度角鲨烯、botryococcene和甲基化角鲨烯混合物。将这些三萜油制备成水包油纳米乳佐剂，与四价流感疫苗联用，在小鼠模型中与鲨鱼角鲨烯和商业佐剂Addavax进行平行比较。结果显示，酵母来源角鲨烯、botryococcene和混合物的纳米乳粒径分别为183.97 nm、175.13 nm和196.47 nm，与鲨鱼角鲨烯的179.88 nm和Addavax的170.90 nm相当；各佐剂组的IgG1、IgG2a和总IgG滴度均较无佐剂组提升约十倍，血凝抑制滴度也显著升高，且与鲨鱼角鲨烯和Addavax无显著差异。混合角鲨烯组的IgG1:IgG2a比值显著低于鲨鱼角鲨烯组，提示潜在的不同免疫极化方向；佐剂组IL-6和CCL2显著升高，但未检测到针对botryococcene的IgE抗体，且佐剂在4°C储存24个月粒径变化小于5 nm。该研究首次证明合成生物学来源的三萜油在物理化学性质和免疫调节活性上与海洋来源等效，具有纯度、可持续性和规模化生产优势，可作为鲨鱼角鲨烯的安全有效替代佐剂来源。

创新点

首次将合成生物学来源的角鲨烯及其结构异构体（botryococcene、甲基化角鲨烯）用作疫苗佐剂，证明其在物理化学性质和免疫调节活性上与海洋来源等效，且无反应原性。

研究对象（4）

底盘细胞代谢通路基因蛋白功能说明
Saccharomyces cerevisiae 甲羟戊酸途径/三萜生物合成 BSS (Botryococcus braunii squalene synthase gene) 角鲨烯合酶 催化 生产C30角鲨烯
Saccharomyces cerevisiae 三萜生物合成 SSL-1 和 SSL-3 (squalene synthase-like fusion protein) SSL融合蛋白 催化 生产C30 botryococcene
Saccharomyces cerevisiae 三萜生物合成 BSS 和 triterpene methyltransferase 1 角鲨烯合酶和三萜甲基转移酶 催化 生产甲基化角鲨烯混合物（C30:C31:C32 = 95:3:2）
Saccharomyces cerevisiae 甾醇摄取 SUE (Sterol Uptake Enhancement) 突变 — 转运 组成型功能获得突变，增强甾醇摄取，提高三萜产量

关键发现

  1. 酵母来源角鲨烯、botryococcene和混合角鲨烯纳米乳粒径分别为183.97nm、175.13nm和196.47nm，与鲨鱼角鲨烯（179.88nm）和Addavax（170.90nm）相近
  2. 所有佐剂组的IgG1、IgG2a和总IgG滴度显著高于无佐剂组（约十倍提升），且与Addavax和鲨鱼角鲨烯无显著差异
  3. HI滴度显著高于抗原单独组
  4. 混合角鲨烯组的IgG1:IgG2a比值显著低于鲨鱼角鲨烯组
  5. IL-6和CCL2在佐剂组显著升高
  6. 未检测到针对botryococcene的IgE抗体
  7. 佐剂在4°C储存24个月粒径变化小于5nm。

研究结论

合成生物学来源的三萜油（角鲨烯、botryococcene和甲基化角鲨烯）在疫苗佐剂中与鲨鱼来源角鲨烯等效，且具有纯度、可持续性和可规模化生产等优势，可作为安全有效的替代来源。