Scientists Demonstrate Pre-clinical Proof of Concept for Next-Gen DNA Delivery Technology

Philadelphia, PA, March 21, 2025 (GLOBE NEWSWIRE) -- Scientists in The Wistar Institute lab of David B. Weiner, Ph.D., in collaboration with scientists in the laboratory of Norbert Pardi, Ph.D., at the University of Pennsylvania Perelman School of Medicine and at the Pennsylvania-headquartered biotechnology company INOVIO, described a next-generation vaccination technology that combines plasmid DNA with a lipid nanoparticle (LNP) delivery system. Their findings are published in Cell Reports Medicine in the paper, “Modulation of lipid nanoparticle-formulated plasmid DNA drives innate immune activation promoting adaptive immunity.”
David Weiner, Wistar executive vice president and W.W. Smith Charitable Trust Distinguished Professor in Cancer Research, is a leading expert in the field of DNA vaccines. In the study led by Weiner lab doctoral student Nicholas Tursi, researchers aimed to study how to improve lipid-based formulations to better incorporate and deliver DNA payloads for immunization.
Lipid-based approaches, including LNPs, have successfully formulated and delivered various forms of RNA as well as formulating proteins as drugs in several marketed products. However, developing such formulations using DNA has previously not shown the same stability or efficacy. Tursi et al. studied how to modify lipid-based formulations that would effectively stabilize DNA in LNPs, which would simplify their delivery and improve vaccine-induced immunity. DNA has unique properties relative to RNA, including its large size and double stranded nature, which has previously been a hurdle for creating stable and consistent lipid-based DNA formulations.

DNA vaccines have been traditionally delivered using devices, which enable highly efficient uptake of DNA into cells at the injection site and potent T cell immunity against important disease targets. Utilizing an LNP formulation for DNA vaccines could potentially enable administration by needle and syringe and potentially enhance humoral immunity, which could provide an additional tool within the DNA vaccine toolkit.
Using a model DNA-LNP expressing influenza hemagglutinin (HA), the team examined how to modulate the formulation of DNA within LNPs to improve particle assembly and stability for direct injection. HA DNA-LNPs formulated at higher N/P ratios—the relationship between the lipid nanoparticle and the larger DNA backbone—led to an improved particle profile, smaller particle size, with an improved generation of immune responses.
The study highlights some of the mechanisms of immunity that are conferred by DNA-LNPs.  The team showed that these DNA-LNPs demonstrate a unique way of priming the immune system compared to mRNA and protein-in-adjuvant formulations. The DNA-LNP induced a unique activation pattern of innate immune populations—cells that respond early in the development of a protective immune response. The team next examined whether HA DNA-LNPs could induce strong and consistent adaptive immunity—the arm of the immune system responsible for long lived T cell and antibody responses. Relative to benchmark mRNA and protein-in-adjuvant vaccines, HA DNA-LNPs induced robust antibody and T cell responses after a single dose. Importantly, these responses were durable, with memory responses in small animals persisting beyond a year after immunization. The team also examined the immunogenicity of HA DNA-LNPs in a rabbit model, where they observed strong T cell and antibody responses that persisted into the memory phase. 
Finally, the team examined whether DNA-LNP vaccines could be protective in a live SARS-CoV-2 challenge model. The team utilized a DNA-LNP vaccine expressing the SARS-CoV-2 spike protein and demonstrated that a single immunization with the spike DNA-LNP successfully prevented morbidity and mortality from challenge.
This study supports the continued development DNA-LNP vaccines as a unique vaccination modality. The ability for this approach to trigger strong, long-lasting immune responses highlights its potential to complement existing approaches or be potentially developed as next-generation immunization platform.
Authors: Nicholas J. Tursi1,2, Sachchidanand Tiwari3, Nicole Bedanova1, Toshitha Kannan1, Elizabeth Parzych1, Nisreen M.A. Okba4,5, Kevin Liaw1, András Sárközy3, Cory Livingston1, Maria Ibanez Trullen4,5, Ebony N. Gary1, Máté Vadovics3, Niklas Laenger1,6, Jennifer Londregan2, Mohammad Suhail Khan1, Serena Omo-Lamai7, Hiromi Muramatsu3, Kerry Blatney1, Casey Hojecki1, Viviane Machado8, Igor Marcic8, Trevor R.F. Smith8, Laurent M. Humeau8, Ami Patel1, Andrew Kossenkov1, Jacob S. Brenner7, David Allman2, Florian Krammer4,5,9,10, Norbert Pardi3,, and David B. Weiner1,

1Vaccine and Immunotherapy Center, The Wistar Institute
2Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania
3Department of Microbiology, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania
4Department of Microbiology, Icahn School of Medicine at Mount Sinai
5Center for Vaccine Research and Pandemic Preparedness (C-VaRPP), Icahn School of Medicine at Mount Sinai
6Department of Systems Pharmacology and Translational Therapeutics, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania
7Biology Department, Saint Joseph’s University
8INOVIO Pharmaceuticals
9Department of Pathology, Molecular and Cell-Based Medicine, Icahn School of Medicine at Mount Sinai
10Ignaz Semmelweis Institute, Interuniversity Institute for Infection Research, Medical University of Vienna

Work supported by: NIH grants R01AI146101, R01AI153064, and P01AI165066; NIH/NIAID Collaborative Influenza Vaccine Innovation Centers (CIVIC) contract 75N93019C00051; and INOVIO Pharmaceuticals SRA 21-05. Additional funding provided by the W.W. Smith Charitable Trust Distinguished Professorship in Cancer Research and The Jill and Mark Fishman Foundation. 

Publication information: “Modulation of lipid nanoparticle-formulated plasmid DNA drives innate immune activation promoting adaptive immunity,” from Cell Reports Medicine

ABOUT THE WISTAR INSTITUTE

The Wistar Institute is the nation’s first independent nonprofit institution devoted exclusively to foundational biomedical research and training. Since 1972, the Institute has held National Cancer Institute (NCI)-designated Cancer Center status. Through a culture and commitment to biomedical collaboration and innovation, Wistar science leads to breakthrough early-stage discoveries and life science sector start-ups. Wistar scientists are dedicated to solving some of the world’s most challenging problems in the field of cancer and immunology, advancing human health through early-stage discovery and training the next generation of biomedical researchers. wistar.org.


Scientists Demonstrate Pre-clinical Proof of Concept for Next-Gen DNA Delivery Technology

Darien Sutton The Wistar Institute 215-870-2048 dsutton@wistar.org

THỦ THUẬT HAY

Google Night Sight hoạt động thế nào để tạo ra những tấm ảnh chụp đêm có chất lượng tốt?

Để giải quyết được vấn đề chụp ảnh trong điều kiện thiếu sáng, tháng 10 vừa qua Google đã trình làng tính năng Night Sight trên dòng điện thoại Pixel mới của mình. Vậy tính năng này hoạt động như thế nào mà có khả năng

Cách bỏ theo dõi tất cả tài khoản Instagram trong một lần

TCN hôm nay sẽ hướng dẫn cho bạn cách unfollow (bỏ theo dõi) tất cả những người mà bạn đã follow (theo dõi) trên Instagram, cả trên thiết bị di động và máy tính. Instagram giới hạn số lượng người mà bạn có thể theo

Cách ẩn các loại tệp cụ thể khỏi kết quả tìm kiếm của Windows 11

Bạn muốn ẩn ảnh hoặc video riêng tư để không xuất hiện trong kết quả tìm kiếm của Windows 11? Nếu vậy hãy cấu hình để loại trừ một số loại tệp nhất định khỏi kết quả tìm kiếm theo cách dưới đây.

Sử dụng Gmail theo mười cách thông minh nhất

Gmail thật ảo diệu. Không dừng lại chỉ ở một công cụ gửi và nhận mail thông thường, Gmail còn đem đến những tính năng, công dụng bất ngờ. Dưới đây là top 10 những 'thủ thuật' hữu ích, tận dụng kho báu như Google.

13 ứng dụng dành cho iOS trị giá 34 USD đang được miễn phí

Tiếp tục làm mới chủ đề miễn phí hằng ngày, TCN xin gửi tới các bạn danh sách ứng dụng bản quyền dành cho thiết bị iOS đang được miễn phí trên cửa hàng App Store. Mời các bạn cùng xem và nhanh tay tải về trước khi thời

ĐÁNH GIÁ NHANH

Đánh giá Nokia 8.3 5G: flagship 5G đầu tiên của HMD tại Việt Nam

Giới công nghệ đánh giá Nokia 8.3 5G là mẫu điện thoại không quá nổi trội về mặt thiết kế, nhưng lại sở hữu một màn hình lớn và cấu hình mạnh mẽ. Ngoài những đặc điểm trên, flagship 5G mới của Nokia còn có gì đặc biệt?

Đánh giá Google Pixel 6 Pro: Liệu có dẫn đầu thế giới Android?

Được trang bị nhiều tính năng hiện đại cùng cấu hình mạnh mẽ, Google Pixel 6 Pro hứa hẹn mang đến trải nhiệm tốt nhất cho người dùng hiện tại.

So sánh iPhone X và Galaxy S8, bạn lựa chọn sản phẩm nào?

Cùng có màn hình 5,8' nhưng chiều dài của iPhone X ngắn hơn của Galaxy S8. Dù vậy vẫn rất khó để bạn chạm tới phần trên của màn hình chỉ bằng một tay.