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背景介绍

季节性流感病毒、新冠病毒（SARS-CoV-2）和呼吸道合胞病毒（RSV）是全球范围内导致死亡和住院的主要呼吸道病原体。据估计，季节性流感每年导致300万至500万重症病例，RSV在工业化国家每年约导致520万例老年人呼吸道疾病，而COVID-19大流行在2020-2021年间造成约1480万例超额死亡。2023-2024年呼吸道病毒季，美国因“三重流行病”（流感、COVID-19、RSV）导致的合并住院人数高达约100万。然而，截至2024年11月，美国成人流感疫苗接种率仅约35%，COVID-19疫苗约18%，RSV疫苗在75岁以上人群中约40%。多重疫苗接种带来的“注射负担”是导致接种率偏低的重要原因之一。因此，开发一针即可同时抵御多种呼吸道病毒的多价联合疫苗具有重要的公共卫生意义。

研究思路

针对上述挑战，美国纽约州立大学布法罗分校Jonathan F. Lovell教授团队开发了一种基于钴卟啉磷脂（CoPoP）脂质体平台的“五合一”亚单位疫苗。该平台利用重组蛋白C端组氨酸标签（His-tag）与脂质体表面钴离子的螯合作用，将五种抗原同时展示在纳米脂质体表面——包括三种季节性流感病毒血凝素（HA）胞外域（H1N1、H3N2和B/Victoria系）、新冠病毒受体结合域（RBD）和RSV预融合F蛋白胞外域。脂质体还含有PHAD和QS-21两种免疫佐剂，形成CPQ递送系统。在室温下简单混合即可将五种抗原同时装载至同一脂质体表面，形成粒径约100 nm的5plex CPQ疫苗。研究团队在小鼠、雪貂和棉鼠模型中系统评估了该五价疫苗针对三种病毒的中和抗体水平、保护效果和安全性，并与相应的单价疫苗进行了头对头比较。相关内容以A subunit vaccine for multiple respiratory viruses发表在Science Advances！

图片解析

图1. CPQ脂质体的抗原展示与表征：（A）CPQ脂质体结构示意图，五种His标签重组抗原通过钴离子螯合展示在脂质体表面。（B）Ni-NTA竞争结合实验显示五种抗原（H1 HA、H3 HA、B-Vic HA、RBD、RSV F）均能高效结合至CPQ脂质体。（C-E）粒径约100 nm、PDI<0.2、Zeta电位为负。（F）斑点印迹法证实相应单克隆抗体可识别脂质体表面的各抗原，表明抗原保持天然构象。

图2. 5plex CPQ免疫诱导针对流感、新冠病毒和RSV的中和抗体：（A）ICR小鼠免疫方案（第0和21天两剂，第47天采血）。（B-G）5plex CPQ诱导的针对H1N1、H3N2和B/Victoria的结合IgG抗体和血凝抑制（HAI）抗体滴度与3×HA CPQ相当。（H-J）5plex CPQ诱导的针对SARS-CoV-2 RBD的结合抗体、假病毒中和抗体和RBD-ACE2抑制活性与单价RBD CPQ相当。（K-L）5plex CPQ诱导的针对RSV F的结合抗体和RSV A2中和抗体与单价F CPQ相当。

图3. 5plex CPQ在小鼠和雪貂中抵抗流感病毒感染：（A）BALB/c小鼠免疫及攻毒方案。（B）攻毒前针对五种抗原的结合抗体滴度。（C-D）5plex CPQ免疫组对H1N1和B/Victoria攻毒提供完全保护（100%生存率，无体重下降），对H3N2攻毒保护效果因抗原漂移而有所降低。（E）雪貂免疫及攻毒方案。（F-G）5plex CPQ诱导的针对A/Wisconsin/67/2022（H1N1）的结合IgG和HAI抗体与Flublok相当或更高。（H）5plex CPQ组肺脏病毒滴度显著低于未处理组，与Flublok相当。（I）微量中和抗体滴度与Flublok相当。

图4. 5plex CPQ在K18-hACE2转基因小鼠中抵抗SARS-CoV-2感染：（A）免疫及攻毒方案。（B）免疫后针对五种抗原的结合抗体均被诱导。（C-D）RBD CPQ和5plex CPQ免疫组在rSARS-CoV-2-Nluc（WA1）攻毒后无体重下降，100%生存，而对照组全部死亡。（E）活体荧光成像显示5plex CPQ组肺部无病毒信号。（F-G）5plex CPQ组肺脏病毒滴度完全清除，鼻甲病毒载量显著降低。（H）肺脏Nluc信号在5plex CPQ组几乎为零。

图5. 5plex CPQ在棉鼠中抵抗RSV A2感染：（A）棉鼠免疫及攻毒方案。（B）免疫后针对五种抗原的结合抗体均被诱导。（C-D）F CPQ和5plex CPQ诱导强RSV结合抗体和中和抗体，而甲醛灭活RSV疫苗（FI-RSV）未能诱导有效中和抗体。（E-G）5plex CPQ免疫组肺脏病毒mRNA和病毒滴度完全清除，鼻甲病毒载量显著降低。（H-I）5plex CPQ免疫组肺组织病理学评分与未免疫组相当，未见疫苗增强性疾病（ERD），而FI-RSV组显示明显的气管旁和血管周围炎症。

结论

本研究成功开发了一种基于CoPoP脂质体平台的多价亚单位疫苗（5plex CPQ），该疫苗通过His-tag介导的金属螯合作用将三种流感HA、新冠病毒RBD和RSV预融合F蛋白同时展示于脂质体表面。在小鼠、雪貂和棉鼠模型中，5plex CPQ针对每种病毒诱导的中和抗体滴度均与相应单价疫苗相当，未观察到抗原间干扰。在攻毒保护实验中，5plex CPQ对H1N1和B/Victoria流感病毒提供完全保护（100%生存率，无体重下降）；对SARS-CoV-2提供完全保护（无体重下降、肺脏病毒完全清除）；对RSV A2提供完全保护（肺脏病毒完全清除）。重要的是，与历史上导致疫苗增强性疾病的FI-RSV疫苗不同，5plex CPQ免疫后肺组织病理学未见炎症加重，安全性良好。该研究为开发“一针多防”的呼吸道病毒联合疫苗提供了坚实的临床前证据，有望大幅降低接种负担、提高疫苗覆盖率，为应对未来呼吸道病毒共流行提供重要工具。

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