PGT-121

摘要: 严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）mRNA疫苗在减轻/预防严重COVID-19方面的成功为开发RNA疫苗以对抗其他传染病提供了新的机会。HIV-1是一种慢病毒，它整合到宿主细胞基因组中，并在感染细胞的一生中持续存在。过去四十年来，自HIV-1被发现以来，其多种免疫逃逸机制一直是开发有效HIV-1疫苗的重要障碍。最近，为了解决这些挑战，多项研究制造、优化并在不同动物模型中测试了基于mRNA的HIV-1疫苗。也已启动或计划启动几项临床试验。在这里，我们回顾了应用于HIV-1 mRNA疫苗的当前策略，讨论了不同的靶向方法，总结了最新发现，并提供了对HIV-1 mRNA疫苗的挑战和未来的见解。 1.引言 疫苗被认为是预防传染病传播最有效的医疗干预措施之一。多年来，已经开发了不同类型的疫苗，每种疫苗都有其独特的优势和劣势。从传统的减毒活疫苗/全灭活疫苗到现代的mRNA疫苗，不同的配方和递送平台已经成功地用于对抗多种传染病的疫苗接种工作。与传统疫苗相比，mRNA疫苗具有多项优势，包括提高安全性、高效率、成本效益和大规模生产的便利性。mRNA疫苗的基础工作和初始技术是在三十年前奠定的（图1）；持续的努力，以及最近严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）大流行的爆发，已经导致了这些疫苗的测试和由美国食品药品监督管理局（FDA）批准。正在进行的密集研究已经提高了mRNA的整体质量，增强了mRNA的稳定性，减少了不必要的炎症，并促进了它们通过脂质纳米颗粒（LNPs）的有效递送。 图1 mRNA疫苗开发的历史里程碑。[根据创作共用署名许可(CC BY)条款发布]。图中仅展示了原始图表中的部分里程碑，并且里程碑描述已修改。上标字母代表以下参考文献：(a) 参考文献(2)；(b) 参考文献(3)；(c) 参考文献(4)；(d) 参考文献(1)；(e) 参考文献(5)；(f) 参考文献(6)；(g) 参考文献(7)；(h) 参考文献(8)；以及(i) 参考文献(9, 10)。2020年3月16日，国家过敏和传染病研究所启动了针对SARS-CoV-2的mRNA疫苗的1期临床试验，2021年8月23日，美国FDA批准了首个SARS-CoV-2 mRNA疫苗(www.fda.gov)。 一旦进入细胞内，由mRNA分子编码的蛋白质将由宿主核糖体翻译。近年来，已经开发并测试了两种类型的mRNA，用于传递候选免疫原：（i）非复制型mRNA和（ii）自复制型mRNA（saRNA）。大多数情况下，疫苗中的非复制型mRNA编码一个特定的免疫原，两侧是5'-和3'-非翻译区（UTRs）和一个聚腺苷酸（poly(A)）尾部。saRNA还编码了一个RNA依赖性RNA聚合酶，通常来源于α病毒，一旦表达，它可以识别saRNA中的特定元素，并在宿主细胞中放大saRNA分子。尽管在动物模型中的几项研究表明，与非复制型mRNA相比，saRNA疫苗减少了所需的疫苗量，但这种好处的临床转化可能更具挑战性。截至2024年初，目前只有一种saRNA疫苗被批准用于人类。为了增强稳定性，基于mRNA的疫苗包括一个5'帽（m7Gp3N）、5'-和3'-UTRs以及聚腺苷酸尾部。5'帽结构增加了mRNA的稳定性，促进了体内有效的翻译，并保护了mRNA免受细胞内降解。5'-和3'-UTR区域增强了mRNA编码蛋白的表达，调节了翻译启动，并影响了mRNA的稳定性。长聚腺苷酸对于翻译效率和mRNA保护很重要。此外，核苷酸碱基修饰可以增加mRNA的稳定性；最常见的修饰核苷酸，如伪尿苷或N-1-甲基伪尿苷，增加了mRNA编码蛋白表达的水平。mRNA纯化的进展减少了不必要的炎症反应，并增强了潜在的适应性免疫反应。mRNA编码序列可以进行密码子优化，以提高翻译效率和改善蛋白质生产。然而，应该小心监测蛋白质（免疫原）的天然构象和功能，因为自然使用去优化的密码子可能已经进化为特定蛋白质以控制正确的折叠和增加功能。 mRNA-LNPs可能同时作为免疫原和佐剂发挥作用；预期核苷酸修饰的mRNA将在没有显著炎症反应的情况下介导免疫原表达，而基于可电离阳离子脂质DLinDMA的LNPs可以免疫刺激T滤泡辅助细胞（Tfh）和生发中心B细胞反应，并导致强烈的抗体反应。两种COVID-19 mRNA疫苗的成功归因于它们使用核苷酸修饰的mRNA介导免疫原表达，以及LNPs用于保护mRNA并作为强效佐剂。LNP配方中的可电离脂质成分优于广泛使用的MF59类佐剂AddaVax，并自然增强了小鼠的免疫反应，促进了强健的Tfh细胞、生发中心B细胞、长寿命浆细胞和记忆B细胞的产生。肌肉内（IM）给药后，mRNA可能进入不同的细胞，包括肌肉细胞、注射部位的组织驻留免疫细胞，如树突状细胞（DCs）、巨噬细胞和朗格汉斯细胞，并激活适应性免疫系统以启动T和B细胞的初始免疫。核苷酸修饰的mRNA，结合LNPs，可以通过六种常用的注射部位以剂量依赖性方式有效递送。所有给药途径都导致蛋白质表达，并且蛋白质表达水平在较长时间内持续；翻译蛋白的动力学取决于剂量和递送部位。因此，mRNA-LNP给药的灵活性在不同的注射途径上允许一些调整，这取决于治疗要求。在人类中测试的第一种mRNA-LNP疫苗介导了SARS-CoV-2刺突三聚体的表达，通常通过肌肉内注射。显然，高效mRNA疫苗的开发、在COVID-19大流行期间的FDA批准以及对数百万次的广泛使用，在改变SARS-CoV-2爆发的过程中发挥了关键作用（图1）。在开发、批准和制造这些疫苗方面取得的显著进展不仅确立了mRNA平台作为可靠和高效的疫苗工具的地位，而且在科学界引起了相当大的兴趣，探索mRNA作为不同传染病以及其他疾病和恶性肿瘤的预防疫苗策略。基于mRNA的疫苗的一个显著优势是它们能够促进CD4+ Tfh细胞的分化并诱导生发中心B细胞反应。低剂量的mRNA-LNP疫苗的单次免疫在小鼠和恒河猴中触发了强大的CD4+ T细胞反应，包括Tfh细胞，并引发了针对HIV-1-gp120 IgG反应。Tfh细胞反应可能在诱导特定和持久的B细胞反应中发挥作用，而mRNA-LNP配方中的LNPs可能有利于产生对疫苗免疫原的强健CD4+ Tfh细胞反应。一些研究表明，核苷酸的化学修饰可能增强mRNA的稳定性和翻译能力，同时减少体内炎症反应。 疫苗的给药方法和途径显著影响mRNA的摄取，并影响抗原呈递细胞对表达免疫原的处理。由于DCs具有出色的能力，可以将处理过的抗原呈递给T细胞并将完整抗原呈递给B细胞，从而引发抗体反应，因此它们已成为疫苗递送的目标。DCs是mRNA疫苗的有吸引力的目标，因为mRNA转染的高效率，无论是体内还是体外，外来mRNA可以通过电穿孔、与脂质体复合或与mRNA配方的阳离子载体纳米颗粒容易地引入DCs。近年来出现了各种mRNA疫苗配方，并在研究中进行了验证，评估了免疫原性和效力。体外转录的进步提高了合成mRNA的可翻译性，而高效安全RNA载体的开发在某些情况下实现了体内免疫原的延长表达。一些疫苗配方结合了新型佐剂，而其他疫苗即使没有佐剂也能引发强大的反应，尽管可电离脂质的佐剂效果只在随后的研究中报告。 脂质成分和mRNA-LNPs配方的差异可能显著影响它们的储存要求、细胞靶向、功效和安全性概况。例如，Moderna COVID-19疫苗中的可电离脂质SM-102在小鼠肌肉内注射时的表现优于Pfizer-BioNTech COVID-19疫苗中的可电离脂质ALC-0315。SM-102更有效地通过肌肉内注射递送mRNA并产生更高的抗体反应。此外，SM-102 mRNA-LNPs在4°C长期储存期间比ALC-0315 mRNA-LNPs更稳定。而且，Moderna的疫苗可以在-20°C下储存长达6个月的保质期，而Pfizer-BioNTech的疫苗需要-80°C的储存条件才能达到相同的保质期。储存要求和递送效率的差异归因于两种疫苗中使用的LNP结构的不同化学组成和稳定性，这些在其他评论中有详细描述。近年来，随着多项人体临床试验的进行，mRNA疫苗领域正在迅速发展。在这里，我们回顾了当前的HIV-1 mRNA疫苗方法，讨论挑战和最近的成功，总结最新发现，并提供对HIV-1 mRNA疫苗未来的见解。mRNA疫苗的有希望的临床前数据提高了克服与HIV-1疫苗开发相关的一些障碍的希望。 2.HIV-1疫苗的免疫学基础 目前全球约有3900万人感染HIV-1（PLWH）（图2）。尽管有多种可用的预防选择，但在过去几年中，每年报告的新感染数量约为100万至200万（https://www-who-int.libproxy1.nus.edu.sg/）。新感染的高发病率凸显了开发有效的HIV-1疫苗作为持续预防方式的迫切需要，但这种疫苗的开发证明极其具有挑战性。多重障碍包括HIV-1发展抗性和逃避免疫系统的前所未有的能力、HIV-1株的广泛多样性、从罕见的原始前体中引发广泛中和抗体（bnAbs）的困难、病毒减少T细胞识别的机制、替代的糖基化模式以及当前疫苗候选物的短暂抗体反应。目前的了解表明，激活适应性免疫系统的两个分支并诱导有效的抗体反应和有效的T细胞反应的HIV-1疫苗可能具有潜在的额外好处。唯一证明保护作用的HIV-1效力临床试验，尽管是适度和暂时的，是由泰国军事HIV-1研究计划（NHRP）在泰国进行的泰国3期HIV-1疫苗试验（RV144）。与HIV-1获得的保护与针对HIV-1包膜糖蛋白（Envs）的V2环的1级（非/弱中和）抗体有关，据推测是通过抗体依赖性细胞毒性（ADCC）清除HIV-1感染的细胞。同时，恒河猴通常用作HIV-1感染的动物模型。在恒河猴中进行的猿免疫缺陷病毒（SIV）挑战试验表明，巨细胞病毒（CMV）介导的SIV蛋白表达可以导致针对非经典人类白细胞抗原E（HLA-E）呈递SIV衍生肽的有效T细胞反应。细胞毒性T细胞活性与50%动物的SIV感染清除有关。然而，几项令人失望的效力试验诱导了T细胞反应和最近VRC01 bnAb成功介导对VRC01敏感株的HIV-1获得保护（IC80 < 1 µg/mL）导致近年来越来越关注引发有效的体液反应。 图2 2022年HIV-1的流行率和年发病率。上图，2022年全球15至49岁人群中HIV-1的流行率。下图，2022年15至49岁未感染人群中新感染HIV的人数，以每1,000名未感染人群表示；这些地图改编自OurWorldInData.org（https://ourworldindata.org/hiv-aids），根据创作共用署名许可(CC BY)条款发布[数据来源于联合国艾滋病联合规划署(2023年)，由Our World in Data进行少量处理，原始标题/脚注已省略]。 以前的HIV-1效力试验在单独的评论中详细描述。一些效力试验评估了通过不同方法递送的疫苗候选物，包括基于病毒的（改良的天花安卡拉、腺病毒5和腺病毒26）、基于DNA的（使用不同方法）和基于蛋白的（使用不同佐剂的亚单位疫苗）协议。更近期的试验包括Uhambo（HVTN 702），测试了一种canarypox-protein HIV-1疫苗方案（ALVAC-HIV +可溶性C亚型gp120，NCT02968849）；以及两项试验，Imbodoko（HVTN 705）和Mosaico（HVTN 706），测试了使用Ad26.Mos4.HIV和Clade C gp140的腺病毒-protein HIV-1疫苗方案（NCT03060629和NCT03964415）。不幸的是，这些努力都不能建立一种强有力的方式来引发保护性免疫。与其它疫苗类似，mRNA-LNP可以诱导适应性免疫系统的两个分支（图3）。mRNA疫苗提供了上述和以下讨论的多项优势，包括轻松修改mRNA序列、低成本，并诱导增加水平的Tfh细胞，这对于强大的体液反应是必需的。 图3 基于mRNA的HIV-1疫苗可以诱导适应性免疫系统的体液和细胞两个分支。 3.针对HIV-1 Envs HIV-1 Envs介导病毒进入宿主细胞，是HIV-1疫苗的主要靶标。与其他病毒的Envs类似，HIV-1 Envs在病毒体表面（病毒的细胞外形式）以及病毒感染的细胞上表达。对于某些病毒，病毒Envs（对于某些病毒，如SARS-CoV-2，也称为刺突）是病毒体上表达的唯一病毒蛋白，使它们成为中和抗体的唯一靶标，并且是感染细胞表面表达的唯一病毒蛋白，使它们成为通过ADCC清除病毒感染细胞的唯一靶标。因此，HIV-1 Env免疫原可以在三个不同的水平上诱导免疫反应，通过引发病毒中和抗体、发展介导ADCC活性的抗体，以及针对来自Envs的肽段的T细胞反应，这些肽段在HIV-1感染细胞表面的MHC I类，也称为HLA，上呈递（图4）。 图4 针对HIV-1 Envs。向免疫系统有效呈递HIV-1 Envs可以诱导三个互补的防御层次：左侧 - 中和抗体以阻止HIV-1进入目标细胞，中间 - 抗体介导的细胞毒性(ADCC)以促进清除HIV-1感染的细胞，右侧 - 在主要组织相容性复合体I类分子上呈递Env衍生肽段以诱导细胞毒性T细胞针对HIV-1感染的细胞。 HIV-1 Envs形成一个三聚体刺突，包括三个非共价结合的gp120外部亚基和三个gp41跨膜亚基。每个亚基在病毒进入过程中发挥特定作用：gp120与宿主CD4受体和CCR5/CXCR4共受体结合，而gp41促进病毒和目标细胞膜的融合。无论是自发的还是对CD4结合的反应，HIV-1 Envs都可以从封闭构象（状态1）经历构象转变到达下游状态（状态2和状态3），这些转变是由广泛的结构重排介导的。与通过酸性内体进入目标细胞的病毒不同，HIV-1可以通过在中性pH下融合病毒和细胞膜进入目标细胞。因此，HIV-1 Envs被合成为一个亚稳定的Env三聚体，这种三聚体在短时间内是稳定的，并且只能通过受体/共受体结合被触发以完成进入过程。最近的证据表明，某些主要菌株的Env构象可能是不完全封闭的，这些菌株对针对Env内部表位的抗体敏感。通过内吞作用从感染细胞表面有效降低Env的表达和Env的亚稳定性导致感染细胞表面Env表达水平低和HIV-1病毒体上HIV-1 Env刺突的密度非常低（估计每个病毒体约有14个Env刺突）。低Env密度减少了感染期间或免疫后HIV-1 Envs对免疫系统的有效呈递。 bnAbs针对HIV-1 Envs上高度保守的表位，并阻断多种HIV-1株的进入；它们为设计Env免疫原以引发中和抗体，并为评估保护要求提供了指导。结合和结构研究已确定HIV-1 Envs上至少七个易受攻击的位点，这些位点被bnAbs靶向；一些bnAbs更倾向于中和特定的Env构象，而其他一些则对多种构象都有效。因此，向免疫系统呈现不同的Env构象可能有助于增加抗体的广度，或引发针对Env构象异质性的多克隆抗体。类似于SARS-CoV-2的刺突，小分子进入抑制剂可能能够优先识别或稳定特定的Env/刺突构象。疫苗诱导的中和抗体必须足够广泛和强大，以中和多种HIV-1株，这些要求由于HIV-1从bnAbs中逃逸的多种机制而为疫苗开发带来了重大障碍。 4.mRNA疫苗中使用的HIV-1 Envs的不同形式 mRNA基础的SARS-CoV-2疫苗在减轻或预防严重COVID-19方面的空前成功，已经引导了随后的努力，以开发mRNA疫苗来对抗其他传染病，包括HIV-1。因此，已经测试并目前正在进一步开发的几种HIV-1 Envs形式（图5；表1）；每种形式代表了诱导对HIV-1有效免疫反应的不同途径。 图5 不同形式的mRNA编码HIV-1 Envs呈现给免疫系统。(A) HIV-1 Envs可以表达为：(i) 包含整个糖蛋白特定域/单位的分泌型可溶性蛋白，(ii) 作为靶细胞表面的膜锚定三聚体，或(iii) 通过共表达HIV-1 Envs和HIV-1 Gag驱动VLP形成，在病毒样颗粒(VLPs)表面组装的膜锚定三聚体。(B) 膜锚定Envs可以表达为全长或删除细胞质尾部的形式。在HXBc2参考Env序列中，残基1-30 = 信号肽，残基31-705 = 细胞外+跨膜域，残基706-856 = 细胞质尾部。EnvΔCT通常包含Env残基1-711。 4.1.可溶性HIV-1 Envs：gp120 V1/V2骨架蛋白、gp120亚基、gp140外细胞域和SOSIPs HIV-1 Env三聚体以一种亚稳定构象锚定在HIV-1病毒体的膜中，这种构象由不同的Env元素控制，包括跨膜（TM）域。因此，当可溶性、天然的Env外细胞域（细胞外域）被重组表达时，无法形成稳定的三聚体。由于这些限制，许多研究使用不同的可溶性Env形式，包括定义的gp120域在骨架蛋白上的嫁接、可溶性gp120单体、可溶性gp140（外细胞域）或三聚体化域-Env融合蛋白来生成gp140的三聚体。 基于RV144效力试验中的保护相关性，开发了一种最小gp120 V1/V2环嫁接在骨架蛋白（2F5K）上的mRNA疫苗，使用短碳纳米管。纳米管（称为NanoVac）长度为100-200纳米，直径为60-100纳米，并通过化学修饰以允许使用阳离子聚合物装载mRNA。纳米管支撑可能保护mRNA免受降解，在这种配方中至少在4°C下稳定3个月。NanoVac候选物在兔子中诱导免疫反应，并在人源化小鼠中产生人类特异性抗体和细胞反应。六只人源化小鼠中有两只能够抵御HIV-1LAI/BaL的单次静脉挑战。 用可溶性HIV-1A244 gp120（缺少gp120的前11个N-末端氨基酸的gp120亚单位疫苗）免疫恒河猴，用陆军脂质体配方QS21（ALFQ）佐剂或用编码HIV-1A244 gp120的mRNA-LNP，引发可比的gp120特异性血清IgG滴度。两种递送方法引发的血浆IgG具有类似的gp120 V2特异性，但gp120 C2和C3特异性不同，并介导与感染细胞和效应功能的可比结合。在另一项研究中，编码HIV-1SF162 gp140的mRNA-LNP在小鼠中增加了抗原产生和免疫原性，无需病毒递送系统。随后的几项研究沿着从它们的原始前体发展bnAb的路径，突出了原始编码B细胞受体（BCR）识别HIV-1 Envs的罕见频率和无能。因此，在一种称为原始靶向免疫原设计的方法中，增加了努力，以工程化具有高亲和力的HIV-1 Envs的重组版本，以原始编码BCR，这可以指导抗体反应发展为bnAb。最近的一项临床试验成功地使用基于蛋白质的原始靶向免疫原在人类中启动B细胞前体激活，作为潜在的疫苗策略。疫苗-启动候选eOD-GT8 60mer，基于gp120外细胞域，并用AS01B佐剂，展示了有利的安全性概况，并成功地在97%的疫苗接种者中诱导了VRC01类bnAb前体。bnAb前体表现出与完全发展的bnAbs相似的特性，并包含代表亲和力成熟后的体细胞突变。这些有希望的结果导致了正在进行的临床试验（NCT05414786），这些试验正在使用mRNA递送类似的原始靶向免疫原（表2）。 更近期和研究充分的可溶性Env蛋白，SOSIP.664 gp140 Env三聚体，被工程化为一种可溶形式，通过大片段删除和引入几个氨基酸来增加三聚体的稳定性和可溶性进行了修饰。在SOSIP三聚体中，gp41的跨膜、细胞质尾部和gp41的膜近端外部区域被删除。此外，通过在每个亚基中引入半胱氨酸残基，设计了一个SOS（二硫键）键在gp120和gp41之间，以及一个I559P取代，旨在增强三聚体的稳定性。SOSIP Env三聚体可靠地模仿HIV-1病毒体上原生Env构象的能力仍然存在争议，但用SOSIP Env三聚体免疫恒河猴和兔子确实引发了主要是弱和/或株特异性的抗体反应。 在小鼠中评估了不同SOSIP变体的免疫原性，这些小鼠植入了表达VRC26.25重链互补决定区3（CDR3）的多样化B细胞库，VRC26.25是一种针对Env三聚体顶端的强大bnAb。该研究比较了对来自不同HIV-1株的可溶性SOSIP的免疫反应与对工程化跨膜SOSIP（SOSIP-TM）的反应。作为mRNA-LNP递送的SOSIP-TM，引发了比多聚化SOSIP蛋白更强的中和反应。值得注意的是，SOSIP-TM还引发了通过B细胞的体细胞突变进行亲和力成熟的中和抗体。在另一项研究中，编码在铁蛋白纳米颗粒上显示的SOSIP Env三聚体的mRNA疫苗成功地触发了原始编码B细胞的扩增。反应在敲入bnAb前体VH + VL基因的小鼠中诱导了自体2级中和抗体。下一代测序允许识别有效的亲和力成熟，引入了抗体前体基因中的关键突变，进一步的单克隆抗体筛选识别了能够中和异源HIV-1分离株的抗体。这些有希望的结果已经导致了正在进行的1期临床试验（NCT05903339），以评估这种疫苗候选物的安全性和免疫原性（表2）。 编码C亚型Env糖蛋白的saRNA疫苗在动物模型中进行了测试，并显示出强大的体液和细胞免疫反应。该研究调查了两种递送系统的安全性和免疫原性：病毒和非病毒。非病毒递送涉及用阳离子纳米乳液（CNE）配制的saRNA，而病毒递送系统利用封装在病毒复制子颗粒（VRP）中的saRNA。值得注意的是，saRNA-CNE疫苗引发了比saRNA-VRP或与MF59佐剂配制的重组HIV-1 gp140 Env触发的更强的细胞免疫反应。此外，saRNA-CNE疫苗引发的抗Env结合（包括抗gp120 V1/V2环）和中和抗体反应也比saRNA-VRP介导的疫苗更强。 4.2.膜锚定的HIV-1 Envs表达在细胞表面 尽管最常针对可溶性蛋白和/或病毒（或细菌）表面的Envs引发抗体反应，但目前FDA批准的SARS-CoV-2 mRNA疫苗（例如，BNT162b2）包含编码前融合稳定、膜锚定的SARS-CoV-2全长刺突糖蛋白的RNA。在宿主细胞表面表达膜锚定的SARS-CoV-2刺突可诱导接种个体产生强烈的抗SARS-CoV-2中和抗体。同样，宿主细胞表面表达的膜锚定HIV-1 Envs诱导原始BCR到bnAb的发展途径。用编码膜锚定Env三聚体的mRNA免疫工程化小鼠，这些三聚体对原始BCR前体具有高亲和力，诱导的免疫反应优于同等可溶性Envs的反应。mRNA编码的膜锚定Envs显著增加了B细胞激活和特定bnAb前体进入生发中心的招募，并降低了它们的亲和力阈值。敲入不同bnAb前体VH + VL基因的小鼠免疫用mRNA编码的膜锚定HIV-1 gp160，引发了强大的自体中和抗体。值得注意的是，这些抗体效力强大，并含有不可能的突变，以有效靶向V3-糖基化位点。与同等可溶性Envs的免疫相比，膜锚定Envs的免疫也对ConSOSL.UFO Envs产生了优越的反应，这些Envs通过额外的Env变化稳定。在这种情况下，Env三聚体通过saRNA多聚体递送，其中mRNA与线性聚乙烯亚胺组装。该研究还比较了基于两种不同alphavirus的saRNA的免疫反应：委内瑞拉马脑炎病毒（VEEV）和Semliki森林病毒saRNA。VEEV saRNA比Semliki森林病毒saRNA诱导更强的体液免疫反应，膜锚定设计展现了更快的体液动力学和显著改善的IgG2a诱导。对豚鼠、新西兰大白兔和小猕猴进行编码膜锚定ConSOSL.UFO Envs的多聚体VEEV saRNA的给药，导致高滴度IgG反应。 HIV-1 clade C是全球HIV-1群体的重要贡献者，在非洲高度流行。传播/始祖HIV-1株可以在体内建立HIV-1感染，是预防性疫苗开发的主目标。在最近的一项研究中，对编码膜锚定clade C传播/始祖HIV-1 Env 1086C的核苷酸修饰和纯化的mRNA-LNPs进行了皮内给药，用于兔子和小猕猴。1086C Env mRNA-LNPs触发了强大的gp120特异性抗体产生。在兔子中产生的抗体有效地中和了1级（易于中和）病毒，但不是2级（抗中和）病毒。六只小猕猴中有三只产生了可以中和自体（1086C）2级HIV-1株的抗体。接种过疫苗的兔子和小猕猴的血浆IgG有效地介导了ADCC活性。值得注意的是，尽管抗-gp120 IgG水平保持稳定，但2级中和滴度在加强免疫后4周开始下降。这一观察结果与另一项研究形成对比，在该研究中，用编码HIV-1 Env gp160的mRNA-LNPs免疫小猕猴，至少在41周内产生了持久的中和抗体，甚至低剂量的mRNA-LNPs（低至5 µg）也产生了免疫反应。 4.3.病毒样颗粒上的膜锚定Envs 在病毒感染的自然过程中，HIV-1 Envs在HIV-1病毒体表面呈现给免疫系统。以前的研究报告了在病毒体上多拷贝（高密度）展示泡状口腔炎病毒G蛋白以诱导有效抗体反应的好处。因此，大量的努力被引导到在病毒样颗粒（VLPs）上呈现HIV-1 Envs，以模仿Envs的自然、多拷贝呈现。在同一细胞中共表达HIV-1 gag和HIV-1 Envs通常会导致VLPs的形成，这些概念最近被应用到与mRNA-LNP技术一起使用。一种编码多clade env-gag（形成VLPs）的mRNA-LNPs疫苗在小鼠和小猕猴中进行了测试。mRNA疫苗在小猕猴中引起了体液和细胞免疫反应，反复免疫诱导了广谱2级但相对低的中和滴度，对12种全球HIV-1株中的11种进行了测试（50%感染抑制稀释度从~80到低于检测限）。接种疫苗的动物对SHIVAD8病毒的粘膜挑战显示出显著的保护，每次暴露的风险降低了79%。 最近，我们开发了一种基于mRNA的疫苗，编码（i）细胞质尾部缺失（△CT）的HIV-1AD8 Env免疫原和（ii）HIV-1 Gag。两种mRNAs共同配方到LNPs中，在体外产生了表达HIV-1AD8△CT Envs的VLPs，用mRNA-LNPs免疫兔子，导致一部分兔子中出现了微弱但增强的中和反应。显然，这种方法引发了一种特定类型的抗体，它们对可溶性Envs的结合较低，同时显著增强了它们对基于HIV-1的假病毒的整体中和效果。与Lusso等人的研究类似，在一部分动物中检测到对不同传播/始祖（T/F）HIV-1株的中和反应的广度有所改善，但反应较弱。有效的中和活性与针对HIV-1 Envs的强烈细胞免疫反应相关。 5.基于mRNA的疫苗接种以诱导针对HIV-1的T细胞反应 尽管大多数HIV-1疫苗研究一直专注于引发对HIV-1 Envs的体液反应，但有几项研究已经研究了抗HIV-1 T细胞反应。2009年评估了一种自体DC基免疫疗法AGS-004，用于成功接受抗逆转录病毒治疗（ART）的成年人。AGS-004为每位患者定制，使用他们自己的单核细胞衍生的DCs，这些DCs通过电穿孔与RNA编码CD40L和他们ART前血浆中的HIV抗原（Gag、Vpr、Rev和Nef）混合。九名参与者中有七名表现出由AGS-004触发的完全或部分HIV特异性免疫反应，这些反应优先诱导了CD8(+) T细胞反应。 最近，在恒河猴中评估了编码HIV-1 Gag或HIV-1 p24Gag内保守区域（CEs）的mRNA-LNP疫苗的细胞反应。CEs的选择基于：（i）在已知HIV-1株中高度（>98%）保守，（ii）被长期非进展型HIV-1感染个体识别，以及（iii）具有广泛HLA覆盖的保守表位。mRNA-LNP疫苗引发了低适应性T细胞反应，但结合DNA基础和mRNA-LNP增强最大化了疫苗诱导的细胞和体液免疫反应。该反应与I型干扰素、IL-15和与干扰素相关的趋化因子的短暂系统释放有关，以及与mRNA-LNP疫苗诱导的促炎状态有关。 解决HIV-1多样性的一种方法是开发包含不同株HIV-1衍生表位的马赛克疫苗。一种计算设计疫苗，将来自不同株的遗传物质整合到多价马赛克免疫原中，旨在针对遗传多样化的HIV-1循环株引发细胞免疫反应。使用复制能力不足的Ad26载体或DNA基础-重组牛痘增强方案对非人灵长类动物进行马赛克抗原免疫，引发了CD8+ T细胞反应。使用saRNA向免疫系统呈现tHIVconsvX的相同马赛克概念。tHIVconsvX是从HIV-1 gag和pol的六个高度保守区域的二价马赛克计算生成的，用tHIVconsvX对BALB/c和小鼠进行免疫，诱导了广泛特异性、多功能的CD8+和CD4+ T细胞。单剂量5 µg的二价马赛克免疫原tHIVconsvX的给药，导致每百万脾细胞产生超过2000个广泛特异性T细胞。频率在接种后5周达到峰值，并在接种后22周保持高水平。此外，引发的T细胞在体外肽段再刺激后表现出各种效应功能，有效地在体内针对表位变体，并显示出包含效应记忆细胞和中央记忆细胞的有结构的记忆亚群。类似的方法侧重于mRNA编码的四价免疫原（HIVconsvM），针对HIV-1蛋白的脆弱区域，在小鼠中触发了强大、全面和多功能的T细胞反应（表1）。 6.基于mRNA递送的抗体介导预防 来自涉及在分析治疗中断期间向PLWH输注bnAb的临床免疫治疗试验的累积数据记录了几例治疗疫苗效应。在少数患者中，即使在bnAb给药后几个月（未经治疗），也未检测到HIV-1病毒血症。目前不同小组正在研究这些观察结果背后的机制，但测试编码bnAbs的mRNA递送是否重现相同的效果将非常有趣。 给人类化小鼠施用编码针对受体（CD4）结合位点的VRC01 bNAb的mRNA-LNPs，结果在小鼠中产生了高滴度的针对HIV-1感染的保护性抗体。在小鼠中也检测到高水平的bnAb表达，用于mRNA-LNP组合共表达三种针对HIV-1 Envs的bnAbs。两种bnAbs（PGT121和PGDM1400）可以转换为单链片段变体并融合到抗体FC区域，而第三种bnAb（N6）只能作为全长IgG表达。这些研究表明，在小鼠中施用1 mg/kg静脉剂量的mRNA鸡尾酒后，bnAbs可以维持至少10 µg/mL的水平长达90天。一种不同的方法测试了使用合成mRNA在女性生殖道中产生针对gp120 V3-糖基的PGT121 bnAb。通过喷雾给药未封装的mRNA溶解在水中，单次给药后在绵羊生殖道中检测到持续的抗体表达超过28天。此外，在给药后4小时内在恒河猴分泌物中检测到中和抗体，并防止了猿猴-HIV（SHIV；一种含有HIV-1和猿猴免疫缺陷病毒基因的嵌合病毒，能够感染猕猴）在体外外植体中感染。 7.mRNA基础HIV-1疫苗的未来：挑战和进一步考虑 为了评估潜在的mRNA基础HIV疫苗的安全性和有效性，已经启动了大量的研究工作和多项临床试验，为理解mRNA基础HIV-1疫苗发展的下一步奠定了良好的基础。它们还突出了mRNA基础疫苗和HIV-1疫苗总体上的挑战和进一步考虑。 中和抗体和ADCC对预防HIV-1获得的贡献仍然存在争议，但从以前的效力试验中得出了几个结论。没有任何测试的疫苗引发了bnAbs，RV144中归因于ADCC的效果是适度和暂时的。然而，VRC01介导的预防试验在预防VRC01敏感HIV-1株感染方面展示了约80%的效力（IC80 < 1 µg/mL）。因此，了解如何引发不同类型的抗体是评估哪种类型占主导地位和对保护重要的关键。引发中和抗体的一种方法可能是通过顺序原始靶向引导免疫系统朝着bnAb发展，这种方法可能需要多次免疫或复杂的免疫方案。我们之前报告说，通过mRNA-LNP在VLP上呈现细胞质尾部缺失的HIV-1AD8 Envs在一部分兔子中导致了弱但广泛的中和活性，并且对于mRNA编码的HIV-1 Gag和Envs（所有Envs在细胞质尾部的第745个残基处被截断，除了BG505.T332N Envs）在体内产生VLPs的小猕猴中观察到类似的相对弱但广泛的中和反应。因此，改进的mRNA基础方法以在VLP上呈现原生的、稳定的、高密度的HIV-1 Envs可能有助于引发中和抗体。 尽管基于T细胞的HIV-1疫苗在效力试验中没有保护HIV-1获得，但对非人灵长类动物的疫苗接种表明，针对感染细胞中呈现HIV-1衍生肽的HLA-E可能对建立成功感染具有显著的保护效果。重组技术和对HLA结构和肽段呈递的理解提供了直接机会，以递送编码HLA-E +病毒肽或病毒蛋白/肽段到目标细胞的mRNA（例如，马赛克疫苗）。针对HLA等位基因的靶向，这些等位基因对HIV-1介导的下调有抵抗力，也可能是有益的。因此，未来可能使用mRNA-LNP技术测试诱导T细胞反应和抗体反应的联合努力。针对所有clade的HIV-1株有效的HIV-1疫苗是HIV-1疫苗开发的长期目标。然而，考虑到在过去四十年中开发有效疫苗的极端障碍和困难，即使是clade特异性疫苗也将是一个突破性的里程碑，最终可能导致全球HIV-1疫苗或使用编码针对HIV-1株的前所未有的遗传多样性的不同mRNA的组合。 HIV-1整合到宿主基因组中，并可以作为转录沉默的前病毒在感染细胞中持续存在，对免疫系统不可见。因此，成功的预防性HIV-1疫苗必须要么：（i）通过阻止所有HIV-1病毒体进入目标细胞来触发无菌免疫，或者（ii）在整合后清除新的HIV-1复制焦点或维持对任何未来复发病毒的保护性免疫。不同抗体和细胞毒性T细胞清除HIV-1焦点的能力目前尚不清楚，未来的研究可能为这些过程提供新的见解。 由mRNA疫苗引发的中和抗体的持久性可能取决于递送方法和特定的免疫原。鉴于COVID-19 mRNA疫苗需要频繁增强的现状，以及HIV-1 Env免疫原在以前人类试验中主要引发短暂抗体的能力，似乎mRNA基础的HIV-1疫苗将需要频繁免疫。原始靶向方法可能需要更频繁的疫苗接种，以引导免疫系统发展bnAbs。这些要求提出了有关HIV-1疫苗与被动免疫相比的益处的重要问题，使用长效小分子治疗药物或bnAb，这需要在有效的HIV-1疫苗可用后进行评估。 mRNA基础的HIV-1疫苗可能被用作预防性或治疗性干预措施，但这两者之间存在一些差异。预防性疫苗应该对多种HIV-1主要株具有广泛和强大的效果，并在一次中引发对一个或少数几个病毒挑战的反应，因为HIV-1的传播被认为在大多数情况下是由单一或少数HIV-1感染事件引起的。相比之下，治疗性疫苗的广度应该集中在中和PLWH中发展的HIV-1准种，以及克服HIV-1对抗体的潜在抵抗机制。治疗性疫苗还应该提供长期和持久的免疫反应，以潜在地连续激活可能重新激活HIV-1并导致病毒群体补充的潜伏细胞。 最后，与全球病毒大流行作斗争的一个主要关注点是疫苗在全球范围内的公平分配。贫困资源、不发达的基础设施和不发达国家的低财务能力使得提供全球疫苗的努力极具挑战性。mRNA疫苗的低成本和灵活性，能够快速应对基因变化，提供了部分解决方案，但对冷链的需求仍然是一个主要瓶颈，这可能在未来随着技术的进步得以缓解，以在4°C下稳定mRNA。希望mRNA基础的HIV-1疫苗能够惠及每个人，包括高风险群体和低收入地区/国家的人们。 总的来说，基于mRNA的技术为开发HIV-1疫苗、激活Tfh细胞以产生更有效的反应，以及诱导针对HIV-1的T细胞和抗体反应提供了激动人心的机会。未来几年的预期结果将在指导mRNA基础HIV-1疫苗的未来方向方面发挥重要作用。 目前疫苗研发仍然面临着一些挑战，如多种重要的病原体尚无有效疫苗、病原体的变异不断出现需要通用型疫苗等。为了推动人用及兽用疫苗行业交流，共同探讨该领域的最新研发进展、产业化现状及未来发展趋势，生物制品圈联合四叶草会展将于2024年8月16日-17日在苏州共同举办“第三届新型疫苗研发峰会”。诚邀全国相关领域专家、学者和企业家共享学术盛会。现将有关事宜通知如下。 名称：2024第三届新型疫苗研发峰会 时间：2024年8月16-17日（周五-周六） 地点：苏州（酒店定向通知） 主办单位：四叶草会展、生物制品圈 媒体支持：药时空、抗体圈、细胞基因研究圈 会议费用：点击二维码即可查询。 报名方式：扫描下方二维码或点击文章最底部“阅读原文”→ 填写表格 → 报名成功（报名志愿者，免交报名费，承担一定工作任务）！ 转发分享福利：疫苗研发企业、科研院校和监管机构人员，前30位报名人员转发分享会议信息可免费参会（不含餐饮）报名后，扫描下方二维码加工作人员微信后，发送截图即可。 组委会获得报名信息后，根据报名信息进行初筛，并进一步与报名者沟通确认，实现精准邀请，最终有机会进入大会微信群（严格审核通过）。 大会日程 已经确定的报告人 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。