摘要:全球范圍內(nèi),單純皰疹病毒(HSV)感染一直是重大公共衛(wèi)生挑戰(zhàn),尤其是 HSV-2 引發(fā)的生殖器皰疹尚無獲批疫苗。本文聚焦一項(xiàng)最新研究:科學(xué)家開發(fā)了兩種三價(jià) HSV-2 疫苗 ——QS21 + CpG 佐劑亞單位疫苗和三價(jià) mRNA 疫苗,兩者均靶向 HSV-2 的 gE、gD、gC 三種糖蛋白抗原。實(shí)驗(yàn)顯示,這兩種疫苗在小鼠中能誘導(dǎo)強(qiáng)烈的體液與細(xì)胞免疫反應(yīng),不僅有效預(yù)防 HSV-2 感染,還能交叉保護(hù) HSV-1 感染。相比之下,傳統(tǒng)鋁佐劑疫苗效果有限。該研究為 HSV 疫苗的臨床開發(fā)提供了關(guān)鍵思路。
一、HSV 感染:全球危機(jī)與疫苗研發(fā)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(fēng)險(xiǎn)升高密切相關(guān)。更嚴(yán)峻的是,HSV 可潛伏于神經(jīng)節(jié),周期性復(fù)發(fā),現(xiàn)有療法無法徹底清除病毒。
1.2 現(xiàn)有疫苗研發(fā)的瓶頸
過去數(shù)十年,HSV 疫苗研發(fā)多聚焦于糖蛋白 D(gD),因其在病毒入侵宿主細(xì)胞中起關(guān)鍵作用。然而,臨床實(shí)驗(yàn)表明,單一 gD 抗原疫苗保護(hù)力有限。究其原因,HSV 可通過多種糖蛋白逃避免疫監(jiān)視:例如 gE 能與宿主 IgG 的 Fc 段結(jié)合,抑制抗體依賴的細(xì)胞毒性(ADCC);gC 則能結(jié)合補(bǔ)體成分 C3b,阻斷補(bǔ)體通路。因此,單一抗原難以突破病毒的多重免疫逃逸機(jī)制。
二、新型疫苗策略:三價(jià)抗原與創(chuàng)新佐劑的協(xié)同作用2.1 三價(jià)抗原設(shè)計(jì):直擊病毒弱點(diǎn)
本研究首次將 gD、gE、gC 三種糖蛋白作為聯(lián)合抗原。其中:
gD是病毒吸附和膜融合的關(guān)鍵蛋白,是中和抗體的主要靶點(diǎn);
gE介導(dǎo)病毒在細(xì)胞間的擴(kuò)散,并參與免疫逃逸;
gC則干擾補(bǔ)體系統(tǒng),保護(hù)病毒免受免疫攻擊。
三種抗原協(xié)同作用,可誘導(dǎo)更全面的免疫反應(yīng),覆蓋病毒入侵、擴(kuò)散和免疫逃逸的多個(gè)環(huán)節(jié)。
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(xì)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(lián)用在水痘帶狀皰疹疫苗中已被證實(shí)能增強(qiáng)體液和細(xì)胞免疫。
mRNA 疫苗平臺(tái):將編碼 gE、gD、gC 的 mRNA 包裹在脂質(zhì)納米粒(LNP)中,利用細(xì)胞內(nèi)翻譯系統(tǒng)持續(xù)表達(dá)抗原,無需額外佐劑即可誘導(dǎo)強(qiáng)烈免疫反應(yīng) 。
研究制備了三組疫苗(表 1):
鋁佐劑亞單位疫苗:7.5μg 三價(jià)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(jià) 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(jìn)行兩次肌肉免疫,隨后評估免疫原性和對 HSV-2、HSV-1 的保護(hù)效果。
mRNA-LNP 復(fù)合物的粒徑約為 96nm,多分散指數(shù)(PDI)僅 0.06,表明顆粒均一性極佳;封裝效率高達(dá) 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(nèi)的穩(wěn)定性和細(xì)胞攝取效率。
3.2 體液免疫:新型疫苗誘導(dǎo)高滴度中和抗體
gE 特異性抗體:QS21 + CpG 佐劑疫苗誘導(dǎo)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(dǎo) gE 抗體 [圖 2A]。
gD/gC 特異性抗體:mRNA 疫苗表現(xiàn)最佳,滴度分別達(dá) 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(chǎn)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(yīng) [圖 2D-E]。
細(xì)胞因子分泌:QS21 + CpG 和 mRNA 疫苗誘導(dǎo)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(shí)驗(yàn):兩組新型疫苗誘導(dǎo)的抗原特異性 IL-2 和 IFN-γ 分泌細(xì)胞數(shù)量分別為 373.17/518 和 326.33/470.33,遠(yuǎn)超鋁佐劑組的 34.83/13.67 [圖 3C-D]。
T 細(xì)胞亞群分析:mRNA 疫苗誘導(dǎo)的 CD4+ T 細(xì)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(xì)胞應(yīng)答微弱,表明細(xì)胞免疫以 Th1 型 CD4+ T 細(xì)胞為主 [圖 4A-E]。
HSV-2 攻擊實(shí)驗(yàn):模型組小鼠在挑戰(zhàn)后 7 天開始死亡,10 天內(nèi)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(dá) 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(jīng)節(jié)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(hù):對抗 HSV-1 感染的意外發(fā)現(xiàn)
HSV-1 攻擊實(shí)驗(yàn):模型組小鼠在挑戰(zhàn)后 5 天開始死亡,9 天內(nèi)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(jīng)節(jié)中未檢測到 HSV-1,而鋁佐劑組僅微弱抑制病毒復(fù)制 [圖 7D]。這一結(jié)果提示,三價(jià)抗原疫苗可能靶向兩種病毒的保守抗原表位,為廣譜保護(hù)提供了依據(jù)。
mRNA 疫苗的優(yōu)勢:高效表達(dá) gD 和 gC 抗原,誘導(dǎo)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(dú)特作用:更有效地激活先天免疫,誘導(dǎo)強(qiáng)烈的 Th1 型細(xì)胞應(yīng)答,尤其在 gE 特異性抗體和神經(jīng)組織病毒清除中表現(xiàn)更佳。
鋁佐劑的局限性:僅能誘導(dǎo)微弱的體液免疫,無法激活細(xì)胞免疫,這與臨床中鋁佐劑 HSV 疫苗效果不佳的報(bào)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(jià)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(dǎo)交叉反應(yīng)性抗體和 T 細(xì)胞。例如,mRNA 疫苗誘導(dǎo)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(zhàn)與未來方向5.1 疫苗平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)對比
mRNA 疫苗:優(yōu)勢在于生產(chǎn)快速、可編碼多抗原、無需佐劑;但需冷鏈運(yùn)輸,且 gE 表達(dá)效率可能影響整體免疫原性。
亞單位疫苗:穩(wěn)定性高,QS21 + CpG 佐劑可激活強(qiáng)效細(xì)胞免疫,但生產(chǎn)工藝較復(fù)雜,需優(yōu)化抗原純化流程。
目前,同類三價(jià) mRNA 疫苗已進(jìn)入 I 期臨床試驗(yàn)(NCT05432583)。未來需解決的問題包括:
在非人靈長類動(dòng)物中驗(yàn)證保護(hù)效果;
優(yōu)化疫苗劑量和接種程序,平衡免疫原性與安全性;
開發(fā)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(xiàng)研究首次證實(shí),三價(jià) HSV-2 疫苗(QS21 + CpG 佐劑亞單位疫苗和 mRNA 疫苗)在小鼠中能誘導(dǎo)強(qiáng)效的體液和細(xì)胞免疫,不僅保護(hù) HSV-2 感染,還能交叉防護(hù) HSV-1。這一突破為全球 HSV 疫苗研發(fā)提供了新路徑:多抗原聯(lián)合策略與新型佐劑 / 平臺(tái)的結(jié)合,可能是克服 HSV 免疫逃逸的關(guān)鍵。未來需進(jìn)一步推動(dòng)臨床前和臨床試驗(yàn),為數(shù)十億 HSV 感染者帶來福音。
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