新型RNA疫苗有望突破SARS-CoV-2核酸疫苗瓶頸
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新冠病毒已造成全球超過一千萬人感染，急需可快速生產(chǎn)、推廣應(yīng)用的疫苗。目前中國、美國等重組載體疫苗、滅活疫苗、核酸疫苗等已進入臨床試驗。目前疫苗研發(fā)的關(guān)鍵問題主要是免疫原性、持久性、安全性、副作用。就免疫原性而言，減毒疫苗具有最佳的效果，但是由于制備困難、周期長、風(fēng)險大等問題，目前還未投入臨床試驗，而對于其他疫苗特別是重組疫苗、基因工程疫苗、核酸疫苗，刺突蛋白或其受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域是重要的抗原表位，將刺突蛋白穩(wěn)定在融合前構(gòu)象是發(fā)揮作用的前提。持久性方面雖然有動物模型研究表明SARS-CoV-2感染后不再復(fù)發(fā)，但是還有待流行病學(xué)、免疫記憶研究深入探討疫苗保護的持久性。安全性方面，當(dāng)前疫苗面臨的問題是抗體依賴增強效應(yīng)，對于這一問題仍缺乏系統(tǒng)性的探究。副作用方面是由于疫苗誘導(dǎo)機體產(chǎn)生炎性應(yīng)答，導(dǎo)致人體發(fā)燒、酸痛等，如何降低副作用也有待解決。RNA疫苗由于其高效、易生產(chǎn)等優(yōu)勢，逐步得到關(guān)注，但是也存在其自身的缺點穩(wěn)定性差、給藥困難、安全性等問題。
近日，英國帝國理工大學(xué)Shattock團隊在國際頂級期刊Nature Communications上在線發(fā)表了題為“Self-amplifying RNA SARS-CoV-2 lipid nanoparticle vaccine candidate induces high neutralizing antibody titers in mice”的研究論文，研究者開發(fā)了基于自放大RNA的納米遞送疫苗，具有良好的免疫原性和安全性，有望突破現(xiàn)有RNA疫苗瓶頸，應(yīng)用于新冠病毒的臨床治療。
自放大RNA是將甲病毒復(fù)制酶基因與目標(biāo)基因連接，在脂質(zhì)納米顆粒的遞送下能夠?qū)崿F(xiàn)RNA擴增的一種技術(shù)。病毒的復(fù)制機器在細(xì)胞內(nèi)可以復(fù)制SARS-CoV-2刺突蛋白基因，并翻譯成相應(yīng)免疫原，經(jīng)過免疫細(xì)胞加工呈遞就可以激活淋巴細(xì)胞。由于只采用了病毒的復(fù)制機器，并不包含結(jié)構(gòu)基因，因此不會產(chǎn)生病毒顆粒，安全性高。但是機體仍然可能對復(fù)制機器產(chǎn)生免疫應(yīng)答，因此就需要脂質(zhì)載體包裹，模擬細(xì)胞膜本身，避免被免疫系統(tǒng)清除，提高疫苗活性。這種新型疫苗在突發(fā)傳染性疾病疫苗研發(fā)中具有潛在應(yīng)用價值。已有脂質(zhì)納米顆粒RNA治療通過臨床審批，因此有一定的臨床治療安全性。
自放大RNA疫苗圖示
研究者首先在體外證實了表達的SARS-CoV-2刺突蛋白具有穩(wěn)定的融合前構(gòu)象，接著用不同劑量的脂質(zhì)納米顆粒包裹的自放大RNA免疫小鼠，6周后可以觀察到血清中表現(xiàn)劑量依賴的高滴度SARS-CoV-2特異IgG，達到105–106ng/mL，相較于對照組及康復(fù)患者抗體滴度都要高出幾個數(shù)量級。值得注意的是，通過誘導(dǎo)IgG1/IgG2a抗體比例發(fā)現(xiàn)自放大RNA主要誘導(dǎo)Th1介導(dǎo)免疫應(yīng)答。
新冠病毒特異性IgG
利用假病毒和野生型SARS-CoV-2中和試驗可以觀察到接種自放大RNA疫苗的小鼠中和滴度明顯高于對照組，同時也強于COVID-19康復(fù)病人體內(nèi)的抗體中和效果，表明自放大RNA比自然感染能夠更好誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。
研究者進一步分析了SARS-CoV-2 IgG和病毒中和活性的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)在小鼠和患者中都具有高度相關(guān)性。研究中未觀察到抗體依賴增強效應(yīng)，且對SARS病毒僅有很弱的中和作用。
病毒中和實驗
由于放大RNA主要誘導(dǎo)細(xì)胞免疫，研究者又分析了細(xì)胞應(yīng)答及細(xì)胞因子特征，利用免疫斑點實驗發(fā)現(xiàn)接種疫苗后用SARS-CoV-2肽段刺激脾臟細(xì)胞產(chǎn)生了高水平的IFN-γ，同時也發(fā)現(xiàn)了多種細(xì)胞因子、趨化因子、集落刺激因子水平提高。接種脂質(zhì)納米顆粒自放大RNA疫苗后，相較于僅注射RNA疫苗系統(tǒng)性炎性應(yīng)答明顯增強，特別是IL-6, MIP-1β, RANTE，IFN-β,IP-10等水平明顯提高。進一步說明脂質(zhì)納米顆粒起到佐劑增強疫苗免疫原性的作用。
細(xì)胞因子應(yīng)答
該研究設(shè)計了納米載體遞送SARS-CoV-2自放大疫苗，能夠誘導(dǎo)高水平的抗體滴度和細(xì)胞免疫應(yīng)答，與之前的冠狀病毒亞單位疫苗相比具有更強免疫原性，同時未產(chǎn)生ADE現(xiàn)象，這為RNA疫苗的研發(fā)提供了新的思路，有望應(yīng)用于新冠疫苗的快速研發(fā)。
文獻鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-020-17409-9
注：本文轉(zhuǎn)載自病毒學(xué)界。
