科研進展
蟲媒病毒在全世界范圍內(nèi)持續(xù)引發(fā)疫情,對人類生命健康造成較大影響,但特異性防治手段卻極其有限。發(fā)熱伴血小板減少綜合征病毒(Severe Fever with Thrombocytopenia Syndrome Virus ,SFTSV)是近年來在亞洲國家持續(xù)流行的新型布尼亞病毒,其經(jīng)蜱蟲叮咬實現(xiàn)跨種傳播,在蜱蟲活動季節(jié)如5-8月份引發(fā)感染高峰。人感染后的典型癥狀為持續(xù)性發(fā)熱、胃腸道不適、白細胞及血小板數(shù)目顯著下降,嚴重者會出現(xiàn)多器官衰竭甚至死亡。近年來,SFTSV由山林、農(nóng)村地區(qū)向城郊傳播,在亞洲以外的國家如希臘、阿拉伯和美國等地也出現(xiàn)類似病例,其總體流行區(qū)域呈現(xiàn)擴大化。然而,針對SFTSV感染臨床僅以支持性治療為主,目前尚無獲批的特異性藥物或疫苗。中國科學院武漢病毒研究所肖庚富/潘曉彥團隊和珠海麗凡達生物技術有限公司共同研制了一款SFTSV全長Glycoprotein(GP) mRNA疫苗,并對該疫苗的保護機制和預防效果進行了深入研究和評價。相關工作近期在國際專業(yè)病毒學期刊Journal of Virology(JVI)在線發(fā)表。
SFTSV基因組由L,M和S片段組成,其中M片段編碼囊膜糖蛋白前體GP,GP在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中被加工成Gn/Gc異二聚體(在感染新的宿主細胞時,Gn負責與受體結(jié)合,Gc則介導膜融合),該二聚體在高爾基體中進一步形成非均質(zhì)的五聚體和六聚體,并包裹病毒遺傳物質(zhì)組裝成完整病毒粒子,病毒粒子通過囊泡運送至胞膜并釋放。因此,SFTSV GP主要是在胞內(nèi)表達成熟,且在胞內(nèi)完成組裝,促進病毒粒子胞間傳遞。鑒于成熟SFTSV囊膜蛋白結(jié)構(gòu)的復雜性,體外重組表達具有天然構(gòu)象的囊膜蛋白難以實現(xiàn),因此過往研究中基于Gn/Gc制備的重組蛋白亞單位疫苗難以提供有效體內(nèi)保護。本研究正是基于Gn/Gc的功能特性和GP的表達特性,試圖利用mRNA疫苗的原位表達優(yōu)勢再現(xiàn)GP的天然表達過程,利用未經(jīng)改造的全長GP mRNA疫苗,誘導針對GP的真實免疫反應進而為SFTSV感染提供保護作用,在疫苗設計上做減法。
經(jīng)過體外哺乳動物細胞表達驗證,全長GP mRNA疫苗可在胞內(nèi)有效表達。免疫原性測試結(jié)果表明,該疫苗可在小鼠體內(nèi)誘導產(chǎn)生高滴度針對SFTSV Gn和Gc的特異性結(jié)合抗體,并對SFTSV活病毒產(chǎn)生高效中和作用;特別值得注意的是,該疫苗顯著誘導T細胞免疫反應,表現(xiàn)為Th 1偏向型細胞免疫應答,并促進記憶性效應T細胞(memory effector T cells,Tem)的生成。攻毒保護結(jié)果表明,1 μg該疫苗即可為致死劑量攻毒的A129小鼠提供100%保護,0.1 μg亦可提供90%保護,并有效避免病毒感染引發(fā)的組織損傷,該結(jié)果在腹腔攻毒和肌肉攻毒模型中均得到了驗證。另外,該疫苗誘導的免疫反應和保護作用在5個月內(nèi)未見明顯減弱,預示其潛在的長效保護作用。
(A-B:BALB/c小鼠經(jīng)過不同劑量GP mRNA疫苗接種后,體內(nèi)體液免疫和細胞免疫應答情況;C:A129小鼠接種不同劑量疫苗后,經(jīng)腹腔和肌肉途徑實施致死劑量SFTSV攻毒,其體重及存活情況)
重要的是,該全長GP mRNA疫苗對SFTSV同屬病原哈特蘭病毒(Heartland Virus,HRTV)和具有潛在致病風險的古爾圖病毒(Guertu Virus,GTV)亦具有完全交叉保護作用,且該保護作用是在無交叉結(jié)合或中和抗體的情況下發(fā)生的。進一步研究發(fā)現(xiàn),來源于SFTSV GP的保守肽段可能誘導T細胞免疫進而介導該保護作用的發(fā)生。本研究不僅鑒定了班達病毒屬(Bandavirus)病原的潛在交叉保護T細胞表位,同時也鑒定了一系列SFTSV GP來源的白纖病毒科(Phenuiviridae)潛在T細胞表位,提示SFTSV GP全長提供廣譜表位和廣譜保護作用的可能性。
(A:AG129或A129小鼠接種疫苗后,經(jīng)腹腔和肌肉途徑實施致死劑量HRTV或GTV攻毒,小鼠存活率情況;B:班達病毒屬和白纖病毒科病原在布尼亞病毒目中的進化位置;C: 來源于SFTSV全長GP的保守表位分析;D: SFTSV GP的潛在T細胞保護性表位鑒定)
總之,該研究證明了基于全長SFTSV GP構(gòu)建的mRNA疫苗對SFTSV感染的高效保護性,并證明了其對班達病毒的廣譜交叉保護作用,提示其良好的應用前景。此外,該研究強調(diào)了T細胞免疫在介導班達病毒疫苗保護中的重要性,并提示基于保守T細胞表位設計廣譜疫苗的潛在可行性。
該工作主要由武漢病毒所博士生陸嘉和珠海麗凡達生物技術有限公司劉雋博士共同完成,武漢病毒所潘曉彥青年研究員、肖庚富研究員及珠海麗凡達生物技術有限公司彭育才博士為本文通訊作者。武漢病毒所鄧菲研究員和鄧增欽研究員為該研究提供了寶貴的實驗材料。該研究得到中國科學院青促會項目和武漢市知識創(chuàng)新專項的支持。