甲型流感病毒基质蛋白2胞外功能区通用疫苗的研究进展

2023-09-02

疫苗

中文摘要甲型流感病毒基质蛋白2胞外功能区（matrix protein 2 ectodomam，M2e）通用疫苗的确切保护机制尚未明确，但其能减轻流感症状，抑制病毒的复制、存活和传播。通过使用M2e四聚体通用疫苗、M2e病毒样颗粒疫苗以及M2e多表位通用疫苗联合佐剂等，可提高保护效果，未来具有较大的应用价值。此文通过收集相关文献资料、结合临床实践以及相关动物实验等，综述甲型流感病毒M2e通用疫苗的研究现状、免疫机制及其特点，以期为相关研究提供理论基础。正文甲型流感病毒是比较常见的流感病毒，感染人体后，可引发高热、流涕、咳嗽等症状[1]，有时也会诱发肺炎等并发症，严重者甚至会出现多脏器衰竭，病死率相对较高[2]。甲型流感病毒的感染部位较多，包括呼吸道、消化道和眼结膜等[3]；传染周期较长，通常为7 d左右，在发病初期的2~3 d传染性最强[4]。接种疫苗是目前预防甲型流感病毒传播的主要手段。在临床实践中，通过接种流感灭活疫苗或减毒疫苗避免甲型流感病毒的传播和感染已被证明具有良好的效果[5-6]。流感病毒的主要抗原成分是糖蛋白，由血凝素（hemagglutinin，HA）和神经氨酸酶（neuraminidase，NA）组成，由于这两种蛋白易发生抗原漂移和转换，因此需要每年预测流行株，跟进流感疫苗生产[7]。基质蛋白2 (matrix protein 2，M2）是甲型流感病毒特有的蛋白质，由甲型流感病毒基因组RNA节段中的1个编码区负责编码。甲型流感病毒M2的胞外功能区（M2 ectodomain，M2e）包括24个氨基酸[8]，研究表明，M2e在所有甲型流感病毒亚型中几乎完全保守[9]，可作为广谱甲型流感疫苗广谱甲型流感疫苗的抗原，即利用M2e研发通用疫苗能够预防所有亚型的甲型流感病毒感染。本文针对甲型流感病毒M2e通用疫苗的保护效果进行综述，为相关研究提供理论基础。1甲型流感病毒通用疫苗的研究现状1.1甲型流感病毒通用疫苗概述虽然现有的甲型流感病毒疫苗针对常见的季节性流感能起到良好的预防作用，但针对H5等亚型的疫苗研发相对较少。理想的甲型流感病毒通用疫苗，应当对所有亚型的甲型流感病毒产生免疫作用[10]，即要求甲型流感病毒通用疫苗的免疫原上存在能引起交叉免疫应答的B细胞和T细胞抗原表位[11]。现有甲型流感病毒通用疫苗的免疫原主要有甲型流感病毒的M2e、HA茎部区、核蛋白（nucleoprotein，NP）等，以上均可诱导交叉免疫应答[12]。然而，由于HA经常发生抗原漂移和抗原转换，很容易出现疫苗毒株的抗原与流行毒株不匹配的情况[7，13]，因此HA相关疫苗难以预防季节性和大流行性的甲型流感。甲型流感病毒的NP虽然可针对不同亚型的甲型流感病毒诱导交叉免疫应答[14-18]，但Robinson等[19]也发现了 NP相关疫苗在免疫人体后，未能起到保护作用的案例。M2e在甲型流感病毒株中具有高度保守性[10]，在研发甲型流感病毒通用疫苗的过程中，可利用M2e作为免疫原，对机体诱导产生交叉免疫保护作用，进而预防和控制甲型流感病毒传播。1.2甲型流感病毒M2e通用疫苗概述M2e存在于甲型流感病毒M2暴露的外膜上，并可镶嵌到甲型流感病毒囊膜部位，从而形成相应的质子通道，参与到新生病毒粒子装配和释放环节中[20-21]。在研究初期，研究者主要是将M2作为通用疫苗的免疫原，但膜蛋白的相对分子质量较大，难以实现分离纯化；而M2e相对分子质量较小，并且易溶于水、易纯化[10，22]，因此研究者选择将M2e作为免疫原，并将M2e氨基酸残基暴露在病毒囊膜、感染细胞等表面，从而阻碍新生病毒粒子装配，诱导产生抗甲型流感病毒抗体。相关研究还发现，利用人源流感病毒M2e免疫血清能够比较准确地识别禽源流感病毒M2e序列[23-24]，这说明M2e可针对多种亚型甲型流感病毒诱导产生相应的抗体，可作为研发甲型流感病毒通用疫苗的免疫原。2甲型流感病毒M2e通用疫苗的免疫机制及特点2.1M2e通用疫苗的免疫机制近年来，国内外针对M2e通用疫苗的研究已取得较大的进步，但对于M2e诱导免疫保护的机制研究，尚未有统一结论。研究者普遍认为抗M2e抗体虽无法直接对流感病毒产生中和效果，但在很大程度上可提供交叉免疫保护作用，促使流感症状有所减轻[25]。基于该观点，为进一步抑制不同亚型的甲型流感病毒在机体细胞内的复制过程，可结合使用M2e和载体分子，或者是联合运用适当的佐剂，改善人体肺组织中的甲型流感病毒滴度及排毒量，使免疫效果大幅提升。2.2M2e通用疫苗的特点虽然对于M2e诱导的免疫保护机制尚未完全明确，但在甲型流感病毒通用疫苗研发中，M2e因以下特点仍具有较大的潜力。(1) 在大部分甲型流感病毒中，M2e氨基酸序列均具有较高的保守性。将流感病毒分离后，M2e氨基酸序列无变化，可作为广谱甲型流感疫苗广谱甲型流感疫苗的抗原[10]。(2) M2e疫苗可诱导机体产生交叉免疫应答[26]，在疫苗研发生产中，可改善需要预测流感病毒流行株的环节，降低对预测结果的依赖性，便于提前对大规模的流感病毒传播进行预防。(3) M2e位于感染细胞表面，可镶嵌于甲型流感病毒囊膜部位，从而阻碍新生病毒粒子装配[20]。(4) M2e的相对分子质量小，便于在体外进行表达、制备、纯化等处理[22]。(5) 将M2e与载体分子结合，有利于提高疫苗的免疫原性和稳定性，使疫苗效果更佳[27]。3甲型流感病毒M2e通用疫苗的研究进展3.1M2e四聚体通用疫苗根据现阶段的研究成果，M2e短肽仍存在免疫原性弱的问题，为进一步提高M2e通用疫苗的免疫效果，可将不同的载体分子与M2e进行结合，形成重组原核表达载体，以此增强通用疫苗的免疫力[27-28]。常见的载体分子包括HPV结构蛋白L1、钥孔血蓝蛋白、脂质体、鞭毛蛋白等[29]。另外，由于M2e在甲型流感病毒感染细胞表面是以四聚体形式存在，因此可将酵母转录激活蛋白GCN4四聚体与M2e融合，通过形成新的四聚融合体提升M2e免疫原性[10]。同时，新四聚融合体在通用甲型流感病毒疫苗中可产生抗M2e特异性抗体，对甲型流感病毒起到抵抗作用[10]。3.2 M2e病毒样颗粒疫苗病毒样颗粒通常是由病毒结构蛋白通过自行装配的方式形成的，呈现出不可复制和无感染性等显著特点。利用病毒样颗粒表达的M2e能够保证其天然构象和活性，体现出多价以及免疫原性较强的特征，并促使大量相同的M2e在病毒样颗粒表面有序排列，提升免疫原性和稳定性。除此之外，病毒样颗粒中HA以及NA等主要蛋白缺乏遮蔽，这也使得M2e以天然膜蛋白的形式存在于表面，从而被抗M2e抗体识别。在此机制下，将M2e病毒样颗粒与Toll样受体配体佐剂组合，可获得更好的交叉免疫保护效果[30]，有利于对不同亚型甲型流感病毒的攻击起到保护作用，从而提高机体抵抗能力和疫苗免疫原性。3.3M2e多表位通用疫苗联合佐剂为进一步提升M2e通用疫苗的保护效果，可以将佐剂与M2e多表位通用疫苗进行联合使用。在甲型流感病毒M2e通用疫苗研发中，常见的佐剂有免疫刺激复合物、革兰阴性菌外膜鞭毛蛋白等[10]。添加佐剂可显著减少疫苗使用量，并延长机体接种疫苗后的免疫保护时间。研究显示，将M2e-HBV核心蛋白与黏膜佐剂进行联合使用可发挥良好的免疫效果[31]。另外，将M2e与HA、NP等蛋白中保守抗原表位进行共同表达，有助于提升M2e通用疫苗的保护效果[32]。4甲型流感病毒M2e通用疫苗的动物模型选择为验证M2e通用疫苗的免疫效果，可选择小鼠、猪、雪貂和恒河猴等动物建立模型开展实验。经研究，M2e通用疫苗对小鼠、猪、雪貂和恒河猴等动物均有一定保护效果，但免疫水平存在差异。Bodewes等[33]发现，小鼠并非是甲型流感病毒的天然宿主，本身具有不易感性。因此，建立小鼠动物实验模型时，需要选择适应小鼠组织的流感病毒株。猪作为甲型流感病毒的天然宿主，可被多种亚型的甲型流感病毒感染，能客观地反映M2e通用疫苗的免疫效果[10]。雪貂是研发M2e通用疫苗的常用模型，Smith等[34]发现雪貂对流感病毒存在易感性，在症状表现方面也与人类具有相似性，实验结果显示，雪貂接种M2e通用疫苗后，对甲型流感病毒的抵抗能力有所增强。除此以外，流感疫苗研究中以恒河猴作为动物模型亦较为广泛，原因是其与人类的免疫系统相近，实验结果与临床试验结果具有一致性[10]。在现代医学研究中，针对M2e通用疫苗的研发，主要选择恒河猴作为动物模型，确认其流感症状与人相似后，再逐步进行临床试验，最终确定M2e通用疫苗的制备、使用规范及指南。5结语甲型流感病毒对人体的危害较大，对部分易感人群和高危人群的健康会造成极大的威胁，需要及时接种疫苗、提高疫苗免疫效果、预防甲型流感病毒的传播。结合当前研究现状，应注重针对多种病毒亚型的甲型流感病毒M2e通用疫苗的研发，因其有利于在人体内产生交叉免疫保护效果，从而抵抗不同亚型的甲型流感病毒感染，还能减少不良反应。同时，M2e通用疫苗可有效刺激机体产生体液和细胞免疫应答，具有良好的保护效果，还可延长免疫时间，预防甲型流感病毒的传播。作者张豫宁1 杨雪2 杨娅春1 杨海涛31昆明医科大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系，昆明 650500；2昆明医科大学公共卫生学院毒理学系，昆明 650500；3云南省疾病预防控制中心疫苗临床研究中心，昆明 650034张豫宁和杨雪对本文有同等贡献通信作者：杨海涛，Email：yhtoto@126.com引用本文：张豫宁, 杨雪, 杨娅春, 等. 甲型流感病毒基质蛋白2胞外功能区通用疫苗的研究进展 [J]. 国际生物制品学杂志, 2023, 46(3): 171-174. DOI: 10.3760/cma.j.cn311962-20220721-00041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。