Testing Luciferase Expression and Immunogenicity

Design of an mRNA SARS-CoV-2 vaccine encapsulated in lipid nanoparticles

　The researchers, who had previous experience developing novel ionizable lipids that would be useful for LNP formulations to achieve siRNA delivery, examined the potential use of several ionizable lipids in vivo. They identified appropriate lipids that would allow the mRNA to escape from the endosomal compartment and enter the cytosol for translation.
　They selected two of the most popular LNPs for testing their vaccine formulation. They employed a luciferase indicator to demonstrate the uptake of the mRNA and thus assess the LNP formulation’s efficacy.
　The two selected formulations were found to produce intense and long-lived expression of luciferase, with a burst of luminescence after the addition of luciferin. The investigators found a limited antibody response after one immunization, but a higher level of cellular response directed against the luciferase antigen. Both LNPs elicited comparable cellular immunity, but the luminescence with one was more transient than the other.
　The pattern of protein expression does not, therefore, predict the immunogenicity of the molecule. Rather, this is determined by the antigen’s uptake efficiency by the antigen-presenting cells (APC), which deliver it to the lymphocytes in the lymph node. This will result in the activation of T cells and the production of immune mediators.
　In the current experiment, the immune response appeared to be robust because of the expressed protein’s tissue and cell distribution. Further research is required to examine how the luciferase protein is expressed in various tissues and organs.

脂質ナノ粒子(LNP)製剤がsiRNA(（small interfering RNA）)送達を達成するのに役立つであろう新規のイオン化可能な脂質を開発した以前の経験を持った研究者は、インビボ(マウスなどの注射実験)でいくつかのイオン化可能な脂質の潜在的な使用を調べた。彼らは、mRNAがエンドソームコンパートメントから脱出し、遺伝子翻訳のために細胞質基質(サイトゾル)に入るのを可能にする適切な脂質を特定しました。

■エンドソームコンパートメント(endosomal compartment )とは
ー真核細胞では、受容体を介したエンドサイトーシスにより、原形質膜に積荷を積んだ小胞が放出されます。小胞の内容物は、エンドソームコンパートメントと呼ばれる一連の不連続な閉じた膜システムを通過します。厳密な意味で、エンドソームコンパートメントは、エンドサイトーシスされた物質の選別が決定される一時的な選別場所です。

彼らは、ワクチン製剤をテストするために最も人気のある2つの脂質ナノ粒子(LNP)を選択しました。彼らは、ルシフェラーゼ指示薬を使用して、mRNAの取り込みを実証し、脂質ナノ粒子(LNP)製剤の有効性を評価しました。

選択された2つの製剤は、ルシフェリンの添加後に発光のバーストを伴う、ルシフェラーゼの強力で長寿命の発現を生成することがわかりました。研究者らは、1回の免疫後に限られた抗体反応を発見しましたが、ルシフェラーゼ抗原に対してより高いレベルの細胞反応を示しました。両方の脂質ナノ粒子(LNP)は同等の細胞性免疫を誘発しましたが、一方の発光は他方よりも一時的でした。

したがって、タンパク質発現のパターンは、分子の免疫原性を予測しません。むしろ、これは、リンパ節のリンパ球にそれを送達する抗原提示細胞（APC）による抗原の取り込み効率によって決定されます。これにより、T細胞が活性化され、免疫伝達物質(メディエーター)が産生されます。

現在の実験では、発現したタンパク質の組織と細胞の分布のために、免疫応答は頑強であるように見えました。ルシフェラーゼタンパク質がさまざまな組織や臓器でどのように発現しているかを調べるには、さらなる研究が必要です。