導讀：鼠疫是由鼠疫桿菌引起的高致死率疾病，其中肺鼠疫是毒性最強的一種鼠疫，潛伏期可能只有短短24小時。肺鼠疫通常是腺鼠疫后期感染傳播到肺部所致。

2025年4月，以色列生物研究所（IIBR）和特拉維夫大學團隊成功研發針對肺鼠疫的雙抗原mRNA-LNP疫苗：Novel Bivalent mRNA-LNP Vaccine for Highly Effective Protection against Pneumonic Plague。該疫苗同時靶向鼠疫桿菌的F1莢膜抗原和LcrV毒力蛋白，不僅對兩種高毒力野生型菌株（Orientalis和Medievalis變種）有效，針對一種非典型、無莢膜毒株也展現出高保護效力，為應對細菌病原體性提供了解決方案。

01

研究背景

鼠疫由革蘭氏陰性菌鼠疫耶爾森菌（Yersinia pestis）引發，能夠在人群間傳播，具有高致死率。中世紀的黑死病，便是鼠疫大流行的典型代表，造成了大量人口死亡。即便現代醫學借助抗生素和嚴格的公共衛生措施，在一定程度上控制了鼠疫的傳播。但近年來，如2017年馬達加斯加的鼠疫爆發，再次提醒人們，鼠疫依舊是嚴重威脅人類健康的傳染病。目前沒有獲批的鼠疫疫苗。

現有的鼠疫疫苗研究主要集中在亞單位疫苗，其中F1莢膜抗原和低鈣反應毒力（LcrV）蛋白是主要的抗原靶點。F1抗原形成的細菌莢膜，能幫助細菌躲避宿主免疫細胞的吞噬；LcrV蛋白則作為III型分泌系統的一部分，抑制宿主的炎癥反應。盡管這兩種抗原在鼠疫疫苗研究中備受關注，但目前的疫苗研發仍存在諸多問題，比如免疫原性不夠強、保護效力有限等，迫切需要新的技術和方法來突破困境。早期研究顯示，編碼F1抗原的mRNA疫苗顯示保護效力。

02

研究方法與結果

2.1 單抗原mRNA疫苗的設計和驗證

研究人員基于低鈣反應毒力（LcrV）抗原設計了兩種mRNA構建體：①一種是SP-lcrV，在lcrV基因上游引入了源自人類Ig kappa輕鏈的哺乳動物信號肽，有助于LcrV蛋白在哺乳動物細胞中的表達和定位。②第二種是SP-lcrV-hFc，在SP-lcrV的基礎上，融合了人Fc（hFc）片段，目的是進一步提高免疫原性、延長半衰期并增強穩定性。同時，研究中還使用了已報道有效的SP-caf1-hFc mRNA疫苗，編碼F1抗原。

研究選用HeLa細胞進行轉染實驗。結果證實，兩種lcrV mRNA構建體在HeLa細胞中均能有效表達LcrV蛋白。

隨后在小鼠試驗中評估了lcrV mRNA單抗原疫苗的免疫效力。在BALB/c和CD-1小鼠中，SP-lcrV和SP-lcrV-hFc組在初次接種后均能檢測到較高的抗體滴度，且后續加強免疫有明顯的增強效應。

使用強毒Kimberley53 菌株對小鼠進行鼻內攻毒，評估疫苗的保護效力。在C57BL/6小鼠中，接種SP-lcrV-hFc的小鼠全部存活，而接種SP-lcrV的小鼠僅有12.5%存活。在BALB/c和CD-1小鼠中，SP-lcrV和SP-lcrV-hFc接種組均表現出高存活率，分別為85.7%、100%（BALB/c）和85.7%、100%（CD - 1）。表明SP-lcrV-hFc在不同品系小鼠中均能提供有效的保護，而SP-lcrV的保護效果在不同小鼠品系間存在差異。

2.2 雙抗原mRNA疫苗的設計和驗證

上述試驗證明了基于LcrV的mRNA疫苗的免疫原性和保護效果。隨后，研究將其與之前建立的編碼F1抗原的mRNA疫苗（SP-caf1-hFc mRNA）聯合，驗證雙抗原mRNA疫苗的有效性。

將SP-lcrV-hFc和SP-caf1-hFc mRNA聯合作為雙抗原疫苗，在C57BL/6、BALB/c和CD-1小鼠中評估其免疫效力。結果顯示，接種3劑雙抗原mRNA疫苗后，Kimberley53攻毒小鼠產生了強烈的特異性抗體反應，且全部存活。接種2劑時，BALB/c和CD-1小鼠存活率仍為100%，C57BL/6小鼠為75%。接種1劑時，疫苗的保護效力明顯下降。PKH-10毒株攻毒試驗顯示出一致的結果。

使用表達熒光素酶的Kimberley53菌株進行攻毒實驗，通過體內成像系統（IVIS）觀察細菌的傳播和生長。結果顯示，未接種疫苗的小鼠在感染后2天，肺部即可檢測到熒光信號，且隨著時間增強，最終因感染死亡；而接種3劑雙抗原mRNA疫苗的小鼠則未檢測到熒光信號，表明疫苗激發的免疫反應成功清除了細菌。

2.3 mRNA疫苗針對非典型菌株的保護效力

除強毒菌株外，研究還探究了單抗原或雙抗原mRNA疫苗對非典型菌株的保護效力。使用編碼SP-caf1-hFc、SP-lcrV-hFc或兩者混合物的mRNA對小鼠（C57BL6、BALB/c、CD-1）進行免疫，然后用無F1莢膜抗原的F1- Kimberley53菌株進行鼻內攻毒。結果顯示，由于該菌株不表達F1抗原，接種SP-caf1-hFc mRNA的小鼠全部死亡。而接種SP-lcrV-hFc單抗原或雙抗原疫苗的各品系小鼠均有較高的存活率，分別為 87.5%、87.5%、100%（雙抗原疫苗）和75%、100%、87.5%（SP-lcrV-hFc單抗原疫苗）。結果表明二價疫苗對無F1菌株的保護主要歸因于LcrV抗原成分。

03

結語

這項研究在作者既往研究結果的基礎上（早期發表的F1單抗原mRNA疫苗），重新設計了一款編碼第二抗原LcrV的mRNA疫苗，驗證了其針對鼠疫強毒株的免疫保護效力。兩個單抗原mRNA疫苗結果類似，均顯示出在mRNA構建體中融合Fc的益處。

進一步地，研究設計了編碼F1和LcrV抗原的雙抗原mRNA疫苗，在小鼠模型中評估其免疫原性和保護效力，雙抗原mRNA疫苗對多種強毒野生型菌株和非典型菌株均展現出高效保護作用，為鼠疫預防提供新策略，也證實mRNA-LNP平臺在對抗細菌病原體方面的潛力。

參考文獻：[1] Elia U, Levy Y, Cohen H, Zauberman A, Gur D, Hazan-Halevy I, Aftalion M, Benarroch S, Bar-Haim E, Redy-Keisar O, Cohen O, Peer D, Mamroud E. Novel Bivalent mRNA-LNP Vaccine for Highly Effective Protection against Pneumonic Plague. Adv Sci (Weinh). 2025 Apr 25:e2501286. doi: 10.1002/advs.202501286.

歡迎來到醫食參考新媒體矩陣

2023年疫苗接種攻略

陽過了，該怎么打疫苗？最全接種指導手冊來了

撰寫| 工程菌星球

校稿| Gddra編審| Hide / Blue sea

編輯 設計| Alice