癌症与病毒感染等疾病一直以来严重危害着人类的身体健康,包括近几年大流行的严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)感染。然而,包括手术治疗,化疗以及免疫疗法等在内的治疗手段仍然无法完全治愈这两种疾病。相比之下,能够从源头上预防疾病发生的疫苗为彻底清除疾病危害带来了希望。在疫苗研发过程中,良好载体的选择对增强疫苗免疫疗效至关重要。其中,纳米材料是被用于递送抗原、佐剂和模拟病毒结构的理想材料,包括无机纳米颗粒、脂质体、蛋白质颗粒和聚合物颗粒在内的众多载体已被广泛应用于疫苗研发领域,并取得了良好的免疫疗效。在众多的纳米载体中,缩醛化葡聚糖(AcDEX)作为一种酸敏感性可生物降解的聚合物,在癌症免疫治疗领域受到了广泛的关注。与经FDA批准的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)相比,基于AcDEX所制备的疫苗可以在体内诱导更强的细胞和体液免疫反应。但是,目前基于AcDEX所制备的疫苗形式单一,无法在动物层面获得良好的治疗效果。因此,本论文选取了具有极大应用潜力的AcDEX作为疫苗载体,并基于对AcDEX的优化与功能化修饰,共构建了三种新型糖纳米疫苗平台,以期研发出更高效的纳米疫苗。首先,我们基于AcDEX研发了新一代光热与免疫协同治疗癌症的抗肿瘤纳米疫苗I-R-Ap-AcDEX NPs,该疫苗同时包封了光热剂吲哚菁VE-822核磁绿(ICG,简称I),TLR-7免疫激动剂咪喹莫特(R837,简称R)以及外源性细胞毒性T淋巴细胞抗原肽(CTL-Ap,序列为SIINFEKL,简称为Ap)。该疫苗不仅能够提高光热剂的升温和杀伤效率,还能够同时提高T细胞免疫治疗的疗效,并且将这两者结合对荷瘤小鼠进行治疗可以高效抑制住肿瘤的生长。这表明了光热与免疫疗法协同治疗的手段能够大大增强疫苗的抗肿瘤免疫疗效,显示出联合疗法的巨大潜力。而在这部分工作中通过传统的双乳液包封法所制备的纳米疫苗仅仅适用于高效递送水不溶性的佐剂和抗原,这严重限制了 AcDEX作为疫苗载体的广泛应用。接下来,为了解决上述弊端,拓宽AcDEX在疫苗研发领域的应用范围,首先通过氧化反应引入醛基基团制备了部分氧化的缩醛化葡聚糖纳米颗粒(Ox-AcDEX NPs)。该纳米颗粒可通过席夫碱反应以共价键的方式连接抗原(Ap)与佐剂(R),制备得到的纳米疫苗平台AcDEX-(imine)-Ap-R NPs可适用于传递所有类型的多肽表位。后将其应用于抗肿瘤及抗SARS-CoV-2疫苗Regorafenib研究购买的研发中,制备的抗肿瘤疫苗AcDEX-(imine)-Mp-RNPs和抗SARS-CoV-2疫苗AcDEX-(imine)-Sp-RNPs都能够在小鼠体内诱导出强劲且持久的抗原特异性CTL反应。另外,该平台同样也可用于鉴定筛选SARS-CoV-2保护性的CTL表位,通过该策略,在这部分工作中共鉴定出四个具有保护性的SARS-CoV-2 CTL表位。其中两个来自SARS-CoV-2的S蛋白,其序列为SIGFQPTNGGYMedical errorQPY和SIIAYTMSL;一个来自ORFlab蛋白,其序列为NALAYNTT;还有一个来源于N蛋白,其序列为LALLLLDRL。这些结果强有力的显示出Ox-AcDEX NPs在传递肿瘤及病毒相关抗原表位方面的巨大潜力和应用前景。最后,基于前期的工作积累与优化,对Ox-AcDEXNPs作了进一步的改进和功能化修饰,通过缀合可以特异性结合巨噬细胞表面唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素(Siglec-1,CD169)的高亲和力 Siglec-1 靶向配体即 9-N-(4H-thieno[3,2-c]chromene-carbamoyl)-Siaα2-3Galβ1-4GlcNAc(TCCSia-LacNAc)将被动靶向改为主动靶向,并将多肽抗原改为蛋白抗原,从而制备了新一代具有主动靶向性的糖纳米疫苗平台TCCSia-Ace-DEX-PA-Rd。基于此平台制备的抗肿瘤疫苗TCCSia-Ace-DEX-OVA-Rd 可在小鼠体内产生高效且持久的抗OVA CTL反应和高滴度的IgG抗体。另外,基于此平台研发的通用型新冠疫苗一TCCSia-Ace-DEX-N-Rd可在体内诱导产生强烈的N蛋白特异性CTL应答,疫苗二TCCSia-Ace-DEX-RBD-Rd可在体内诱导高滴度的RBD中和抗体,且能够对抗真实SARS-CoV-2病毒感染Vero E6细胞。将这两种疫苗联合使用(TCCSia-Ace-DEX-N-Rd+TCCSia-Ace-DEX-RBD-Rd)还能够在体内产生更强烈的N特异性CTL反应和更高滴度的RBD中和抗体。这显示出该疫苗具有有效对抗SARS-CoV-2病毒及其变异株的巨大潜力,展示出新型糖纳米疫苗平台T(CSia-Ace-DEX-PA-Rd应用于抗肿瘤及抗病毒疫苗研发的广阔前景。总的来说,本论文基于AcDEX及其衍生物共构建了三种新型糖纳米疫苗平台并分别取得了优异的免疫疗效。在这三部分工作中,首先验证了基丁 AcDEXNPs的光热-免疫联合疗法的巨大应用潜力,其次开发了一种适用于递送所有抗原表位的高效纳米递送平台,并将其应用于保护性SARS-CoV-2 CTL表位的筛选。最后,基于前期的工作积累,我们首次将高亲和力Siglec-1靶向配体应用于疫苗研发中并制备了一种具有主动靶向性的新型糖纳米疫苗平台,该平台基于主动靶向与纳米疫苗相结合的高效递送策略,大大提高了疫苗的免疫疗效,为现代疫苗设计提供了一种新思路。