2021年08月06日，國際學(xué)術(shù)期刊“EMBO Molecular Medicine”在線發(fā)表了中國科學(xué)院武漢病毒研究所/生物安全大科學(xué)研究中心張波團(tuán)隊(duì)與北京舜雷科技有限公司的聯(lián)合研究成果。論文題為“Rational design of West Nile virus vaccine through large replacement of 3' UTR with internal poly(A)”（http://doi.org/10.15252/emmm.202114108）。該研究通過理性化設(shè)計(jì)，以多聚腺苷酸poly（A）序列替換西尼羅病毒3'非編碼區(qū)（3' UTR）的毒力基因序列，構(gòu)建了西尼羅病毒新型減毒活疫苗。西尼羅病毒（WNV）屬于黃病毒家族，由于黃病毒基因組3' UTR二級(jí)結(jié)構(gòu)的相似性，該方法有望成為高致病黃病毒減毒活疫苗理性化設(shè)計(jì)的通用新策略。

       黃病毒是在全球廣泛分布的一類重要的蟲媒病毒，除WNV外，還包括登革病毒（DENV）、寨卡病毒（ZIKV）、日本腦炎病毒（JEV）、黃熱病毒（YFV）、蜱傳腦炎病毒（TBEV）和鄂木斯克出血熱病毒（OHFV）等。黃病毒感染可引起出血熱、腦炎等神經(jīng)系統(tǒng)損傷，更嚴(yán)重的可導(dǎo)致死亡，嚴(yán)重危害人類的生命健康，是新發(fā)傳染性疾病的重要來源，已成為全球面臨的重要公共衛(wèi)生問題之一。目前針對(duì)黃病毒感染尚無有效的抗病毒藥物和治療方法，用于人類預(yù)防的黃病毒疫苗也僅有4種，因此開發(fā)更為有效的新型黃病毒疫苗對(duì)我國乃至世界范圍內(nèi)黃病毒的防治均具有重要意義。在眾多的疫苗類型中，減毒活疫苗因其免疫原性強(qiáng)，單次免疫即可引起較高水平的體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答，誘導(dǎo)全面而持久的免疫保護(hù)的特點(diǎn)，在疫苗研發(fā)中日益受到重視。

      黃病毒基因組3' UTR作為一個(gè)重要的功能元件，在病毒的毒力、復(fù)制、傳播和種屬特異性等方面發(fā)揮重要的作用。3' UTR約400-700 nt，可形成系列的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)，含有SL、DB和sHP-3’SL三個(gè)區(qū)域。其中SL和DB作為基因組復(fù)制非必需原件，在調(diào)節(jié)病毒毒力、宿主免疫反應(yīng)以及跨種傳播等方面發(fā)揮了重要的作用，是重要的減毒活疫苗設(shè)計(jì)靶點(diǎn)。

       本研究以WNV為模型，利用分子生物學(xué)手段，以poly（A）序列替換3' UTR的SL和DB區(qū)域，構(gòu)建了含有不同長度poly（A）的感染性克隆文庫，并通過進(jìn)化篩選的方法成功獲得含有poly（A）（約130 nt）替換序列的重組病毒W(wǎng)NV-poly（A）。基本病毒學(xué)特征分析結(jié)果表明WNV-poly（A）能夠在Vero細(xì)胞上高效增殖，滴度高達(dá)107 PFU/ml；小鼠毒力實(shí)驗(yàn)表明WNV-poly（A）神經(jīng)侵襲力顯著降低，毒力相對(duì)于野生型（WT）病毒降低了1萬倍以上；WNV-poly（A）單次免疫即可誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生較高水平的體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)，且104 PFU低劑量免疫就可以為小鼠提供完全的高劑量（3×107 PFU，WT WNV）攻毒保護(hù)，并能提供長期的完全免疫保護(hù)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，WNV-poly（A）與WT相比對(duì)I型干擾素更敏感，這可能是導(dǎo)致其減毒的原因之一。另外，將WNV-poly（A）病毒在Vero細(xì)胞上連續(xù)傳代50代后，發(fā)現(xiàn)其poly（A）序列保持穩(wěn)定，毒力以及免疫保護(hù)效果與傳代前無顯著差異，說明了WNV-poly（A）作為減毒疫苗具有良好的遺傳穩(wěn)定性和安全性。

       武漢病毒所博士生張亞南，博士生李娜以及博士后張秋艷為論文共同第一作者，武漢病毒所張波研究員為通訊作者。該研究得到了北京舜雷科技有限公司的資助。

圖1. WNV-poly（A）減毒活疫苗的構(gòu)建及應(yīng)用