生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室作为疫苗载体或免疫调节剂的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物医学和高分子材料领域，具体涉及到由天然来源和/或自组装得 到的生物膜及具有生物膜性的闭合结构和细胞区室作为疫苗载体或免疫调节剂的应用。
【背景技术】
[0002] 生物膜（biomembranes)或生物性膜（biological membranes)是细胞、细胞器和 其环境接界的所有膜结构的总称，起着划分和分隔细胞和细胞器的作用，也是与细胞内通 讯有关的重要部位。生物中除某些病毒外，都具有生物膜。真核细胞除质膜(又称细胞膜） 外，还有分隔各种细胞器的膜系统，包括核膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基体膜、 叶绿体膜、液泡、过氧化酶体膜等。
[0003] 生物膜形态上都呈脂质双分子层（lipid bilayer)的片层结构，其组成成分主要 是脂质，另有少量的蛋白质和糖类。生物膜的这种脂质双分子层结构，使其具有以下功能： 调节和控制物质进出、细胞内不同细胞器间物质的包装和运输、为某些试剂和信号物质提 供特定的运输通路、以及通过形成细胞内的区室（cellular compartment)来提供物质储存 的空间。
[0004] 生物膜的组分繁多，分离纯化的难度较大，因此早年为便于研宄，往往采用单一或 几种脂质组成的各种人工膜结构：单分子层膜、累积膜、脂质体、平板双分子层脂膜等，另 外，也可将蛋白质嵌入后组成重建膜，这些膜结构泛称"人工膜"。人工膜已在实际中得到应 用，如从海水等溶液相中高效地分离和浓缩物质、用作肾脏病患者的透析膜以及用于临床 诊断和治疗等，近些年利用脂质体可以和细胞膜融合等特点制备脂质体载体药物是人工膜 的另一项比较大的拓展。
[0005] 但是，包括脂质体在内的这些人工膜，均具有在体外易氧化、渗漏、储存性不好；在 体内易被一些酶类物质降解和巨噬细胞吞噬而不能到达靶组织发挥有效作用等缺点，这些 都限制了其作为载体的应用。另一方面，人工合成物质的添加，使得人工膜作为高分子材料 植入人体不可避免的会使机体产生排异，使用受限。
[0006] 在地球上出现有生命物质和它由简单到复杂的长期演化过程中，生物膜的出现是 一次飞跃，生物膜经过亿万年的进化才具有今天这般的精细结构和精妙的功能活动机制， 其本身具有两个最大的特性，即膜的流动性和膜的不对称性。膜的流动性是指生物膜处于 不断的运动状态，这使得膜中的脂质分子不断的交换位置，它是保证膜具有胞吞、胞吐、物 质传递、细胞融合等功能的重要条件。不过也正是因为这种膜流动性导致膜的不断变形，使 得组分相对天然生物膜较简单的人工膜形态结构的不稳定等因素，导致脂质体在内的人工 膜作为载体稳定性和储存性差，包裹物易泄漏。此外，生物膜可分为近胞质面和非胞质面内 外两层，生物膜内外二层的组分和结构有很大差异，这种差异称为生物膜的不对称性，正是 这种膜的不对称性对膜的排序、细胞融合、分子间识别产生重要的影响，而这种不对称性是 人工膜完全没办法具有的。
[0007] 另一方面，生命是物质存在的最高形式，生命所具有的最基本的特征是：通过新陈 代谢而实现自我调控、自我复制和自我装配。自组装（self-assembly)为系统之构成元 素，指在不受人类外力之介入下，自行聚集、组织成规则结构的现象。自组装是各种复杂生 物结构形成的基础，与生命现象密不可分，生物膜是生物体给人们提供的自组装研宄的天 然模型。
[0008] 生物学、分子免疫学及基因工程等学科的发展使疫苗具有越来越重要的地位，应 用安全有效的佐剂和载体进行疫苗投递已为越来越多的人所认识。以前使用较多的完全弗 氏佐剂、不完全弗氏佐剂、细菌性内毒素、多聚阴离子以及矿物性吸附剂，它们均产生局部 和全身性毒性，形成不能接受的肉芽肿，因有效期短、有效性低，故已逐渐被人们所摈弃。铝 胶佐剂安全有效，但是其只能引起体液免疫，存在着不能诱导细胞免疫以及抗原结合批间 差异较大等缺点。
[0009] 因此获得一种安全、有效，能高效诱导细胞免疫和体液免疫的疫苗载体和佐剂新 技术已成为疫苗应用的新挑战。
【发明内容】
[0010] 为了克服目前尚存在应用缺陷的人工膜的不足之处，本发明的第一个目的是提供 天然来源和/或自组装技术得到的生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室作为疫苗 载体或免疫调节剂的应用。本发明和第二个目的是提供一种疫苗或免疫调节剂组合物。 [0011] 为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案： 生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室作为疫苗载体或免疫调节剂的应用，该 生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室为天然来源和/或自组装技术得到，生物来 源为动物、植物或微生物，所得到的生物膜是完整的或者是片段的，形态上为呈脂质双分子 层结构，其组成成分主要是脂质和蛋白质，另有少量糖类通过共价键结合在脂质或蛋白质 上。
[0012] 作为优选，所述的生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室，粒径从IOnm到 几十微米。
[0013] 作为优选，所述的生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室的形状包括球状、 囊泡状、杆状、螺旋状的单层或者多层、多室的多种形态结构。
[0014] 作为优选，所述的生物膜包括质膜、核膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基 体膜、叶绿体膜和液泡和过氧化酶体膜一种或多种。
[0015] 作为优选，所述的细胞区室是指一般的细胞器；作为再优选，所述的细胞区室为线 粒体、叶绿体、过氧化物酶体、溶酶体、内质网、细胞核、高尔基体及囊泡和微管的一种或多 种。
[0016] 作为优选，所述的应用包括疫苗或免疫调节剂活性成分的膜内包裹、膜内包裹、表 面吸附、表面交联、膜间嵌镶和膜内包裹加靶向。
[0017] 为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案： 一种疫苗或免疫调节剂组合物，该组合物包括疫苗或免疫调节剂活性成分和生物膜、 具有生物膜性的闭合结构或细胞区室，生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室，使用 量为1~99%。作为优选，使用量为10~80%。
[0018] 作为优选，疫苗或免疫调节剂活性成分包括蛋白、核酸、合成肽、细胞因子、细菌、 病毒中的一种或多种。
[0019] 作为优选，疫苗或免疫调节剂活性成分包括感染性疾病的预防性疫苗、感染性疾 病的治疗性疫苗、肿瘤的预防性疫苗、肿瘤的治疗性疫苗、自身免疫病疫苗中的一种。
[0020] 上述任-个技术方案所述的生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室的制 备方法，该方法包括以下的步骤： 1) 获得生物细胞； 2) 将步骤1)所述的细胞在其适宜的环境下大量培养； 3) 获得步骤2)所述的细胞的裂解液，并通过差速离心法、密度梯度离心法和双相萃取 法方法，各种方法单独使用或者两两组合或者三者联合使用提取所需生物膜、具有生物膜 性的闭合结构和细胞区室。
[0021] 作为优选，所述的差速离心提取方法包括以下的步骤： ① 将细胞裂解液以15, 000~30, OOOXg，10~30min，1~6°C条件下高速离心，弃沉淀，收 集上清液； ② 上清液以100, 〇〇〇~200, 000Xg，30~90min，1~6°C条件下超速离心，弃上清，收集沉 淀，即为所需提取的生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室，沉淀用含15~30%甘油 的PBS/生理盐水重悬保存。
[0022] 作为优选，所述的密度梯度离心提取方法包括以下的步骤： ① 将细胞裂解液沉淀后重新悬浮，重悬液加入到不同浓度的蔗糖溶液中，以 150, 000~300, 000Xg，60~90min，1~6°C条件下超速离心，收集所需层； ② 收集到的液体以100, 000~200, 000Xg，30~90min，1~6°C条件下超速离心，弃上清， 收集沉淀，即为所需提取的生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室，沉淀用含15~30% 甘油的PBS/生理盐水重悬保存。
[0023] 作为再优选，所述的步骤①蔗糖溶液的质量百分比浓度范围为10~70% ;作为优 选，所述的步骤①蔗糖溶液的不同质量百分比浓度为10%、20%、30%、40%、45%、50%、55%、60%、 65%、70%。
[0024] 作为优选，所述的双相萃取方法包括以下的特征： ① 配置葡聚糖/聚乙二醇的水双相混合物，于分液漏斗中混合均匀，4°C静置过夜分 层，小心分离上下层，制成新鲜的上相和下相； ② 将细胞裂解液沉淀后重新悬浮并加入到水双相混合物中，上下轻轻颠倒30~40次混 合均匀； ③ 以2, 000~4. 000 X g，5~10min，4°C条件下离心，取上相和下相继续进入两相系统，分 离三次后合并上相，稀释5倍后，在60, 000~100. 000 X g，30~90min，4°C条件下离心，收集沉 淀，即为所需提取的生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室，沉淀用含15~30%甘油 的PBS/生理盐水重悬保存。
[0025] 作为再优选，所述的双相为葡聚糖/聚乙二醇的双相混合物。
[0026] 作为再优选，所述的双相包括水双相或、有机双相、水相溶液和有机相溶液，所述 溶剂选自水、乙腈、丙酮、四氢呋喃、甲醇、乙醇、丙醇的任一种或其组合。
[0027] 上述的生物膜、具有生物膜性的闭合结构或细胞区室也可以通过自组装制备方法 制得，该方法包括上述各个技术方案所述的制备方法，并将步骤3)获得的生物膜、具有生物 膜性的闭合结构和细胞区室的材料以干燥膜的形式覆盖在容器的壁上，然后缓慢注入水或 者缓冲溶液，并轻微的或剧烈的振动，自组装获得所需的生物膜、具有生物膜性的闭合结构 和细胞区室。
[0028] 作为优选，所述的步骤3)制得的材料溶解在氯仿溶剂中，加入到容器内，减压蒸 发使得生物膜在容器表面上铺展，蒸发至恒重后加入PBS缓冲溶液并缓慢摇动0. 5~3h，于 100, 000~200, 000Xg，30~90min，1~6°C条件下超速离心，弃上清，收集沉淀，即为所需的生 物膜、具有生物膜性的闭合结构和细胞区室。
[0029] 生物膜的脂质双分子结构使得其与细胞膜具有很好的相似相容性，能被细胞膜吸 附，再通过膜的融合或细胞的内吞作用，偶尔也通过直接渗透作用，