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

Những ứng dụng là người bạn đồng hành số 1 trong những tháng hè

Hiện có khá nhiều dịch vụ book khách sạn hay đặt vé máy bay trên mạng, và đa phần họ đều có ứng dụng điện thoại để người dùng tải về và sử dụng tiện lợi hơn. Một số cái tên nổi bật như TripAdvisor, iVivu, Traveloka...

Cách mới để chuyển hình ảnh thành file PDF trên iPhone

Trong thời buổi học online như hiện nay, đôi khi bạn cần gửi hình ảnh bài tập hoặc bài thi dưới dạng file PDF trực tiếp trên iPhone thay vì sử dụng các phần mềm bên thứ ba. Bạn muốn thực hiện chuyển hình ảnh thành file

Hướng dẫn thay đổi hình nền đẹp cho máy tính

Hãy trang bị cho máy tính của mình một bộ sưu tập hình nền độc đáo và tuyệt đẹp để thay đổi diện mạo cho nó. Đồng thời, tự tạo ra cho mình niềm vui nhỏ trong cuộc sống thường ngày.

Cách hủy gói cước Viettel khi bạn không có nhu cầu đăng ký 3G/4G nữa

Nhiều bạn đăng ký gói cước 3G/4G Viettel nhưng lại quên không hủy khiến bị trừ tiền trong tài khoản khi đến hạn. Sau đây là cách hủy gói cước Viettel cho bạn...

Biến iPad thành chiếc máy tính Windows 10 với tính năng Windows Virtual Desktop

Apple luôn cho rằng iPad hoàn toàn có thể thay thế cho máy tính, tuy nhiên việc thao tác bằng ngón tay trên màn hình cảm ứng vẫn luôn bị giới hạn bởi tính chính xác, tốc độ,… Nhưng trong thời gian tới, tính năng

ĐÁNH GIÁ NHANH

Mở hộp và trên tay Redmi 5A vừa ra mắt xem có gì đặc biệt

Đến với nhân vật chính của chúng ta - Redmi 5A. Máy được hoàn thiện bằng nhựa sơn giả kim loại. Phiên bản mình cầm trên tay có màu vàng hồng, máy sẽ có tổng cộng 3 màu, vàng, vàng hồng và xám.

5 mẫu điện thoại Vivo tầm trung giá rẻ được nhiều người dùng yêu thích nhất hiện nay

Phân khúc smartphone tầm trung luôn được đánh giá là sôi động nhất. Vivo cũng đóng góp một số gương mặt nổi bật trong phân khúc này với thiết kế đẹp, chụp selfie ảo diệu, giá mềm. Dưới đây là 5 mẫu điện thoại Vivo tầm

Trên tay Sony Xperia L2 - Smartphone giá rẻ của OEM Nhật Bản

Công bố tại CES 2018, Sony Xperia L2 tiếp nối thành công dòng L series ra mắt năm ngoái. Nó được coi như sự thay thế cho dòng sản phẩm giá rẻ Xperia E trước đó của Sony vào năm 2012.