摘要:本研究構建了基于猴痘病毒(MPXV)clade Ia 的病毒樣顆粒(VLP)疫苗,在小鼠和非人靈長類動物模型中開展實驗。結果表明,該 VLP 疫苗相較于可溶性蛋白(SP)和 Jynneos 疫苗,能誘導更高水平的中和抗體,對致死性的痘苗病毒(VACV)和 MPXV clade IIa 感染展現出良好的交叉保護作用,且能有效減少病毒在接種部位的復制與傳播,為猴痘疫苗的研發提供了新方向。
一、研究背景:猴痘疫情與疫苗研發需求
近年來,猴痘在非洲肆虐且全球爆發,引發了對新型疫苗和治療方法的迫切需求。猴痘由猴痘病毒引起,與天花病毒同屬正痘病毒屬,存在人傳人現象且有不同進化分支(clade)。現有疫苗 Jynneos 雖獲許可,但存在保護不完全、中和抗體水平低且持續時間短等問題,因此亟需開發更有效的猴痘疫苗。
二、研究方法:VLP 疫苗的構建與實驗設計
VLP 疫苗構建:選用 MPXV clade Ia 的 M1、A35 和 B6 蛋白,對其進行密碼子優化、去除跨膜結構域、添加信號肽等改造,再通過 SpyTag/SpyCatcher 納米顆粒系統與含有 60 個抗原結合位點的 SpyCatcher003-mi3 支架偶聯,構建出單價和嵌合多價 VLP 疫苗(圖 1)。
圖 1 構建 MPXV 蛋白 VLPs。
實驗設計:在小鼠模型中,用 VLP 疫苗、可溶性蛋白(SP)、未偶聯的 SC-mi3(陰性對照)和 MVA(陽性對照)免疫 BALB/c 小鼠和 CAST 小鼠,檢測抗體水平和對 VACV、MPXV 感染的保護效果;在非人靈長類(恒河猴)模型中,將 VLP 疫苗與 Jynneos 疫苗對比,檢測中和抗體水平,并通過血清被動轉移實驗評估對小鼠的保護作用。
三、研究結果:VLP 疫苗的免疫原性與保護效果
免疫原性:在小鼠實驗中,VLP 疫苗誘導產生的針對 VACV 和 MPXV 的結合抗體和中和抗體水平顯著高于 SP,且嵌合 VLP 疫苗與單價 VLP 組合誘導的抗體水平相似(圖 2a - d)。在恒河猴實驗中,VLP 疫苗誘導的抗 VACV 和抗 MPXV 中和抗體水平也高于 Jynneos 疫苗(圖 6b,圖 7b)。
圖 2 疫苗誘導的抗體和對致死性 VACV 攻擊的保護作用。
保護效果:
小鼠模型:在致死性 VACV 攻擊模型中,VLP 疫苗能有效保護小鼠免受感染,單劑量免疫可避免死亡,加強免疫后體重減輕更少;在致死性 MPXV 攻擊模型中,VLP 疫苗組合和 MVA 能保護 CAST 小鼠免受 MPXV clade IIa 感染,而單價 VLP 疫苗保護效果較差(圖 2f - g,圖 3d - e)。
病毒復制與傳播:VLP 疫苗和 MVA 能顯著減少 VACV 在鼻內和直腸接種部位的復制與傳播(圖 4,圖 5)。
恒河猴模型:恒河猴免疫 VLP 疫苗后產生的血清,被動轉移給小鼠能有效保護小鼠免受 VACV 和 MPXV 攻擊,保護效果優于 Jynneos 疫苗誘導的血清(圖 6c - e,圖 7c)。
圖 3 疫苗誘導的抗體和對 CAST 小鼠致死性 MPXV 攻擊的保護作用。
圖 4 減少 VACV 在鼻內接種部位的復制和傳播。
圖 5 減少 VACV 在直腸接種部位的復制和傳播。
圖 6 在恒河猴中誘導抗 VACV 中和抗體和保護性抗體。
圖 7 在恒河猴中誘導抗 MPXV 中和抗體和保護性抗體。
四、研究結論:VLP 疫苗的潛力與展望
本研究表明,基于 MPXV clade Ia 蛋白的 VLP 疫苗在小鼠和非人靈長類動物模型中,展現出比 SP 和 Jynneos 疫苗更高的免疫原性和更好的保護效果,對不同分支的 MPXV 和 VACV 具有交叉保護作用。未來還需進一步研究 VLP 疫苗上抗原的重復排列是否能帶來更多優勢,為猴痘疫苗的實際應用奠定基礎。
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