摘要:全球范圍內,單純皰疹病毒(HSV)感染一直是重大公共衛生挑戰,尤其是 HSV-2 引發的生殖器皰疹尚無獲批疫苗。本文聚焦一項最新研究:科學家開發了兩種三價 HSV-2 疫苗 ——QS21 + CpG 佐劑亞單位疫苗和三價 mRNA 疫苗,兩者均靶向 HSV-2 的 gE、gD、gC 三種糖蛋白抗原。實驗顯示,這兩種疫苗在小鼠中能誘導強烈的體液與細胞免疫反應,不僅有效預防 HSV-2 感染,還能交叉保護 HSV-1 感染。相比之下,傳統鋁佐劑疫苗效果有限。該研究為 HSV 疫苗的臨床開發提供了關鍵思路。
一、HSV 感染:全球危機與疫苗研發困境1.1 HSV 病毒的雙重威脅
HSV 屬于皰疹病毒科 α 亞家族,分為 HSV-1 和 HSV-2 兩種血清型。HSV-1 主要引起口腔皰疹、角膜炎等,全球約 38 億 50 歲以下人群(64.2%)感染;HSV-2 則是生殖器皰疹的主要病因,每年新增感染約 1920 萬例,且與 HIV 感染風險升高密切相關。更嚴峻的是,HSV 可潛伏于神經節,周期性復發,現有療法無法徹底清除病毒。
1.2 現有疫苗研發的瓶頸
過去數十年,HSV 疫苗研發多聚焦于糖蛋白 D(gD),因其在病毒入侵宿主細胞中起關鍵作用。然而,臨床實驗表明,單一 gD 抗原疫苗保護力有限。究其原因,HSV 可通過多種糖蛋白逃避免疫監視:例如 gE 能與宿主 IgG 的 Fc 段結合,抑制抗體依賴的細胞毒性(ADCC);gC 則能結合補體成分 C3b,阻斷補體通路。因此,單一抗原難以突破病毒的多重免疫逃逸機制。
二、新型疫苗策略:三價抗原與創新佐劑的協同作用2.1 三價抗原設計:直擊病毒弱點
本研究首次將 gD、gE、gC 三種糖蛋白作為聯合抗原。其中:
gD是病毒吸附和膜融合的關鍵蛋白,是中和抗體的主要靶點;
gE介導病毒在細胞間的擴散,并參與免疫逃逸;
gC則干擾補體系統,保護病毒免受免疫攻擊。
三種抗原協同作用,可誘導更全面的免疫反應,覆蓋病毒入侵、擴散和免疫逃逸的多個環節。
QS21 + CpG 佐劑:QS21 是從皂樹皮中提取的皂苷佐劑,能刺激樹突狀細胞活化;CpG 是含未甲基化 CpG 基序的寡核苷酸,可通過 TLR9 受體激活先天免疫。兩者聯用在水痘帶狀皰疹疫苗中已被證實能增強體液和細胞免疫。
mRNA 疫苗平臺:將編碼 gE、gD、gC 的 mRNA 包裹在脂質納米粒(LNP)中,利用細胞內翻譯系統持續表達抗原,無需額外佐劑即可誘導強烈免疫反應 。
研究制備了三組疫苗(表 1):
鋁佐劑亞單位疫苗:7.5μg 三價抗原 + 50μg 氫氧化鋁;
QS21 + CpG 佐劑亞單位疫苗:7.5μg 抗原 + 5μg QS21+10μg CpG;
三價 mRNA 疫苗:15μg mRNA(編碼三種抗原)包裹于 LNP 中。
以 PBS 和未免疫模型組作為對照,在 BALB/c 小鼠中進行兩次肌肉免疫,隨后評估免疫原性和對 HSV-2、HSV-1 的保護效果。
mRNA-LNP 復合物的粒徑約為 96nm,多分散指數(PDI)僅 0.06,表明顆粒均一性極佳;封裝效率高達 93.25%,且 mRNA 完整性良好(圖 1A-D)。這一特性確保了 mRNA 疫苗在體內的穩定性和細胞攝取效率。
3.2 體液免疫:新型疫苗誘導高滴度中和抗體
gE 特異性抗體:QS21 + CpG 佐劑疫苗誘導的 IgG 滴度最高(22,666.7),是鋁佐劑組的 31 倍(p<0.0001),而 mRNA 疫苗未能有效誘導 gE 抗體 [圖 2A]。
gD/gC 特異性抗體:mRNA 疫苗表現最佳,滴度分別達 256,000 和 117,333,顯著高于 QS21 + CpG 組(74,666.7 和 80,000)和鋁佐劑組(1350 和 9166.7)[圖 2B-C]。
中和抗體:mRNA 疫苗對 HSV-2 的中和抗體幾何平均滴度(GMT)為 747.14,QS21 + CpG 組為 48.99,均顯著高于鋁佐劑組(3.78);更重要的是,兩者對 HSV-1 也產生高效中和抗體(GMT 232.59 和 12.34),而鋁佐劑組幾乎無交叉反應 [圖 2D-E]。
細胞因子分泌:QS21 + CpG 和 mRNA 疫苗誘導的 IL-2 和 IFN-γ 水平顯著高于鋁佐劑組。例如,IL-2 濃度分別為 45.66 ng/mL 和 43.36 ng/mL,而鋁佐劑組僅 1.51 ng/mL [圖 3A-B]。
ELISPOT 實驗:兩組新型疫苗誘導的抗原特異性 IL-2 和 IFN-γ 分泌細胞數量分別為 373.17/518 和 326.33/470.33,遠超鋁佐劑組的 34.83/13.67 [圖 3C-D]。
T 細胞亞群分析:mRNA 疫苗誘導的 CD4+ T 細胞分泌 IL-2 和 IFN-γ 的頻率為 0.230% 和 0.225%,QS21 + CpG 組為 0.150% 和 0.139%,而 CD8+ T 細胞應答微弱,表明細胞免疫以 Th1 型 CD4+ T 細胞為主 [圖 4A-E]。
HSV-2 攻擊實驗:模型組小鼠在挑戰后 7 天開始死亡,10 天內全部死亡;鋁佐劑組存活率僅 12.5%,而 QS21 + CpG 和 mRNA 疫苗組存活率達 100%[圖 5A]。從體重變化看,新型疫苗組幾乎無體重下降,而鋁佐劑組和模型組顯著消瘦 [圖 5B]。
病毒載量控制:在陰道、脊髓和背根神經節組織中,mRNA 疫苗組的病毒載量較模型組降低 121.14 倍(陰道)和 982.02 倍(脊髓),QS21 + CpG 組降低 77.38 倍(陰道)和 4288.82 倍(脊髓),而鋁佐劑組幾乎無抑制作用 [圖 6A-B]。
3.5 交叉保護:對抗 HSV-1 感染的意外發現
HSV-1 攻擊實驗:模型組小鼠在挑戰后 5 天開始死亡,9 天內全部死亡;鋁佐劑組死亡率 62.5%,而新型疫苗組仍保持 100% 存活 [圖 7A]。
組織病毒清除:mRNA 和 QS21 + CpG 疫苗組的腦、脊髓和三叉神經節中未檢測到 HSV-1,而鋁佐劑組僅微弱抑制病毒復制 [圖 7D]。這一結果提示,三價抗原疫苗可能靶向兩種病毒的保守抗原表位,為廣譜保護提供了依據。
mRNA 疫苗的優勢:高效表達 gD 和 gC 抗原,誘導高滴度中和抗體,尤其在感染早期快速清除病毒(如陰道拭子中病毒載量在第 4 天即降至檢測限以下)[圖 6B]。
QS21 + CpG 佐劑的獨特作用:更有效地激活先天免疫,誘導強烈的 Th1 型細胞應答,尤其在 gE 特異性抗體和神經組織病毒清除中表現更佳。
鋁佐劑的局限性:僅能誘導微弱的體液免疫,無法激活細胞免疫,這與臨床中鋁佐劑 HSV 疫苗效果不佳的報道一致。
HSV-1 和 HSV-2 的糖蛋白具有高度同源性(約 74% 核苷酸序列相似性)。三價疫苗中的 gD、gE、gC 抗原可能包含兩種病毒共有的保守表位,從而誘導交叉反應性抗體和 T 細胞。例如,mRNA 疫苗誘導的 HSV-2 中和抗體對 HSV-1 也有高效中和能力,提示這些抗體靶向兩種病毒共有的中和表位 [圖 2E]。
五、挑戰與未來方向5.1 疫苗平臺的優缺點對比
mRNA 疫苗:優勢在于生產快速、可編碼多抗原、無需佐劑;但需冷鏈運輸,且 gE 表達效率可能影響整體免疫原性。
亞單位疫苗:穩定性高,QS21 + CpG 佐劑可激活強效細胞免疫,但生產工藝較復雜,需優化抗原純化流程。
目前,同類三價 mRNA 疫苗已進入 I 期臨床試驗(NCT05432583)。未來需解決的問題包括:
在非人靈長類動物中驗證保護效果;
優化疫苗劑量和接種程序,平衡免疫原性與安全性;
開發針對 HSV 潛伏感染的治療性疫苗,例如在豚鼠潛伏感染模型中評估療效。
這項研究首次證實,三價 HSV-2 疫苗(QS21 + CpG 佐劑亞單位疫苗和 mRNA 疫苗)在小鼠中能誘導強效的體液和細胞免疫,不僅保護 HSV-2 感染,還能交叉防護 HSV-1。這一突破為全球 HSV 疫苗研發提供了新路徑:多抗原聯合策略與新型佐劑 / 平臺的結合,可能是克服 HSV 免疫逃逸的關鍵。未來需進一步推動臨床前和臨床試驗,為數十億 HSV 感染者帶來福音。
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