2024最新10价mRNA传染病疫苗的设计和验证

2024-04-17

疫苗信使RNA临床结果

导读：自新冠疫情爆发以来的四年，彻底改变了全球公共卫生形式。截至 2023 年 11 月 8 日，WHO 记录在册的新冠确诊病例达到 7.72 亿，累计死亡人数约为 700 万人。尽管 WHO 于 2023 年 5 月 5 日解除新冠疫情的全球紧急状态，但是，这并意味着我们可以高枕无忧。最近一两月以来，周围的很多家人朋友也陆续出现呼吸道感染症状。有研究显示，在完全接种疫苗的人群中出现大量新冠病毒突破性感染，这表明我们很可能可能需要每年接种一次针对新冠病毒的疫苗加强针。季节性流感病毒也是一种存在极大威胁性的呼吸道感染病毒。据统计，季节性流感病毒每年导致约 10 亿例病例，全球有 290,000 至 650,000 人死亡。此外，虽然说人类感染禽流感（例如 A/H5N1 和 A/H7N9 禽流感）和其他人畜共患流感病毒的概率极低，但是这些病毒要比比季节性流感要命得多，因为我们缺乏对人畜共患流感病毒的过往免疫。新冠病毒的持续存在、流感病毒的死灰复燃以及人畜共患流感的零星爆发使得人们全面接种能够抵御多重呼吸道病毒攻击的复合疫苗变得极为迫切。2024 年 3 月 5 号，国内学者在 Biorxiv 上发表文章：A 10-valent composite mRNA vaccine against both influenza and COVID-19，他们创造性地设计合成了一种新型 10 价 mRNA 新冠流感复合疫苗，称为 FLUCOV-10，该疫苗编码来自4种季节性流感病毒和2种具有大流行潜力的禽流感病毒的血凝素（HA）蛋白，以及来自4种 SARS-CoV-2 变种的 Spike 蛋白。FLUCOV-10 的两剂免疫在小鼠中引发了强烈的免疫反应，产生了 IgG 抗体、中和抗体以及抗原特异性细胞免疫反应。值得注意的是，FLUCOV-10 免疫接种在小鼠模型中提供了针对同源和异源流感病毒株和 SARS-CoV-2 的完全保护。这些结果凸显了 FLUCOV-10 作为预防流感和新冠病毒有效候选疫苗的巨大潜力。01mRNA疫苗FLUCOV-10的抗原设计为了解疫苗毒株的序列，研究人员对自 2000 年以来的所有可用的 A/H1N1、A/H3N2、A/H5N1、A/H7N9、B/Yamgata 和 B/Victoria 流感 HA 基因序列和所有可用的新冠病毒 Spike 进行系统发育分析，FLUCOV-10 中季节性流感疫苗株的选择代表了当前流行的毒株，而禽流感病毒的疫苗株则是根据 WHO 对候选疫苗的建议选择的。在 FLUCOV-10 中，使用新冠病毒原始株序列目的是提供针对多种令人关注的变体的交叉保护，同时，引入新出现的新冠突变株序列。FLUCOV-10 疫苗涵盖的流感和新冠病毒抗原如下所示：北半球 2022-2023 年流感季的四种季节性流感病毒（即 A/Wisconsin/588/2019 （H1N1） pdm09、A/Darwin /6/2021 （H3N2）、B/Austria/1359417/2021 和 B/Phuket/3073/2013）的全长 HA抗原。两种具有大流行潜力的禽流感病毒的 HA抗原（ A/Thailand/NBL1/2006 （H5N1）和 A/Anhui/DEWH72-03/2013 （H7N9））。四种新冠毒株的）全长 Spike（Wuhan-Hu-1、BQ.1.1、BA.2.75.2、XBB.1.5）。细节方面值得我们注意的是，在 FLUCOV-10 制剂制备过程中，每种 RNA-LNP 均是单独制备的，也就是说一个脂质纳米颗粒中仅仅包含一条 mRNA 序列。最后，再将 10 种单独的 RNA-LNP 组分混合在一起制备为 FLUCOV-10。02mRNA疫苗FLUCOV-10的细胞转染使用基于 HA 或刺突特异性抗体的 WB 分析 FLUCOV-10 中每个成分的体外表达谱，FLUCOV-10 转染的 HEK293T 细胞裂解物中均显示出每种成分的高表达水平。在表达 FLUCOV-10 的 HA 中，有 5 种（即 A/H1、A/H3、A/H7、B/Yamgata 和 B/Victoria）以其前体形式 HA0 表达，而 A/H5 存在于其前体和裂解形式（HA1 和 HA2）。这是由于 A/H5 裂解位点上的多碱基氨基酸基序更容易受到细胞裂解的影响。由于特意去除了弗林蛋白酶样切割基序和 S2 切割基序，所有表达的 Spike 均保持全长形式。03mRNA疫苗FLUCOV-10的小鼠试验3.1 体液免疫采用 FLUCOV-10（总剂量为 50 μg mRNA，包括每种 mRNA 2.5 μg）或安慰剂肌肉注射免疫小鼠，加强免疫后 14 天，收集血清样本，并通过 ELISA 和微量中和测定测定 HA 或 Spike 抗体反应。与安慰剂组相比， FLUCOV-10 免疫小鼠血清中针对所有 10 种编码的 HA 或刺突产生的 IgG 抗体滴度要高出 5161-131072 倍。此外，FLUCOV-10 疫苗触发了针对所有疫苗匹配的流感和新冠病毒的中和抗体，而安慰剂组无法诱导生成相应的中和抗体。有趣的是，FLUCOV-10 针对不同流感病毒诱导了不同水平的中和抗体滴度，滴度范围为 202 至 12902。与针对其他流感或 SARS-CoV-2 病毒的中和抗体滴度相比，针对 B/Yamagata 和 B/Victoria 的中和抗体滴度处于较低水平，反映了在其 IgG 滴度中观察到的趋势。此外，如果采用 5μg 剂量单价 mRNA 疫苗免疫小鼠，针对 A/H5N1、B/Yamgata 和 B/Victoria 的血清中和抗体滴度相比 FLUCOV-10 来说会发生显著下降。3.2 细胞免疫采用 ELISpot 测定接种疫苗小鼠在加强免疫后 14 天脾细胞分泌的特异性细胞因子，以评估 FLUCOV-10 触发的细胞免疫反应。与安慰剂相比，采用 HA 或者 Spike 会刺激 FLUCOV-10 免疫小鼠的脾细胞分泌更高水平的 IFN-γ和 IL-2。FLUCOV-10 不会触发脾细胞产生更高水平的 IL-4 和 IL-5。这些结果表明 FLUCOV-10 疫苗接种可激活 Th1 偏向的免疫反应。有趣的是，当用不同抗原刺激 FLUCOV-10 免疫小鼠脾细胞时，IFN-γ和 IL-2 分泌水平是有着显著差异的：流感 HA 刺激时，A/H3 特异性的 IFN-γ和 IL-2 分泌细胞达到最高水平，而 B/Victoria 特异性的分泌细胞达到最低水平。这些结果 HA IgG 抗体和中和抗体反应中观察到的趋势相关。3.3 病毒挑战试验流感攻毒用两剂 FLUCOV-10 或安慰剂免疫免疫 BALB/c 小鼠，在最后一次免疫后三周，用 A/California/04/09 （H1N1），rgA/Guangdong/17SF003/2016（H7N9）以及 B/Florida/4/2006 3 种流感毒经鼻内感染小鼠，并每天监测其体重减轻和存活情况。与用安慰剂免疫的小鼠相比，用 FLUCOV-10 免疫的小鼠在对抗与抗原同源病毒（rgA/H7N9）或异源病毒（A/H1N1 和 B/Yamagata）的攻击时表现出明显较少的体重减轻。值得注意的是，虽然安慰剂治疗组没有观察到小鼠存活，但接受 FLUCOV-10 的小鼠完全免受同源和异源病毒攻击。为了评估上呼吸道和下呼吸道的病毒载量，攻毒后 3 天和 6 天处死小鼠，收集肺和鼻甲组织，测定病毒载量。FLUCOV-10 组小鼠感染 3 种病毒后 3 天和 6 天时，在其鼻甲或肺组织中均未表现出可检测到的病毒，而来自相应安慰剂组的小鼠在鼻甲和肺组织中均显示出明显更高的病毒载量。为了观察肺部病变和炎症，收集攻击后 3 天和 6 天的肺组织进行切片和染色。安慰剂组的小鼠感染病毒后 3 天和 6 天均表现出广泛的肺部病变和炎症。相比之下，用 FLUCOV-10 免疫小鼠感染病毒后表现出轻微或没有明显的肺部病变和炎症。综上所述，FLUCOV-10 可针对同源和异源流感病毒提供全面的免疫保护，有效防止病毒复制、肺部病变和呼吸道炎症。新冠攻毒为了确定针对同源和异源新冠病毒的保护功效，用两剂 FLUCOV-10 或安慰剂免疫的K18-hACE2 小鼠，经鼻内用 XBB.1.5 和 BA.5.2攻毒感染。XBB.1.5毒株与FLUCOV-10中包含的疫苗成分属于同一进化枝。相比之下，BA.5.2 亚变体未纳入 FLUCOV-10 疫苗配方中。感染 XBB.1.5 和 BA.5.2 后， FLUCOV-10 免疫小鼠表现出比用安慰剂免疫小鼠更少的体重减轻。值得注意的是，虽然安慰剂组小鼠在 XBB.1.5 或 BA.5.2 病毒株攻击后没有存活，但接受 FLUCOV-10 的小鼠完全免受 XBB.1.5 和 BA.5.2 病毒攻击而存活下来。LUCOV-10 组小鼠在用任何一种病毒攻击后 3 天和 6 天时，肺部均未检测到病毒，而相应安慰剂组的小鼠则显示出明显更高的病毒载量。安慰剂组小鼠在两种病毒攻击后 3 天和 6 天均表现出中度至重度肺部病变和炎症，相比之下，用 FLUCOV-10 免疫小鼠在受到这两种病毒的攻击后没有表现出明显的肺部病变和炎症。总之，FLUCOV-10针对同源和异源SARS-CoV-2病毒提供了全面的保护，有效防止病毒复制、肺部病变和呼吸道炎症。04总结组合 mRNA 疫苗的目标是提供尽可能多的成分来实现强大免疫。此前有学者在Science曾报道了一种超级通用流感 mRNA 疫苗，包含来自 18 种甲型流感亚型和 2 种乙型流感谱系的 20 个 HA）。然而，他们的研究表明，用这种 20-HA mRNA 疫苗（每种成分 2.5 μg）免疫的小鼠在受到 5LD50 的 A/California/7/2009 (H1N1pdm) 攻击后体重减轻了 10% 以上。相比之下，接种 FLUCOV-10（每种成分 5 μg）的小鼠在接受 10LD50 的类似病毒攻击时并未表现出明显的体重减轻。这说明需要对组合 mRNA 疫苗中成分的数量和剂量优化调整，以实现最大功效。对于多价或组合 mRNA 疫苗的开发，尽管同时封装所有 mRNA 的效率更高，但独立封装编码单独抗原的每个 mRNA 是一种常用方法。这种单独 LNP 制备方法有助于方便地验证每种 mRNA 疫苗成分的质量属性、浓度和免疫原性。FLUCOV-10 是第一个同时针对 SARS-CoV-2、季节性流感和禽流感的候选疫苗，该疫苗包含10种 mRNA，分别编码所有4种季节性流感病毒和2种禽流感病毒的全长 HA，以及4种不同 SARS-CoV-2 毒株的全长刺突蛋白。要确保每种成分的免疫原性和功效是联合疫苗开发中的一个基本挑战。FLUCOV-10 疫苗通过掺入 5 μg 的每种 mRNA 成分来解决这个问题。动物攻击试验表明，FLUCOV-10 为免疫小鼠提供了针对流感和 SARS-CoV-2 病毒同源和异源攻击的完全保护，体重减轻显着减少、存活率 100%、病毒检测不到呼吸道负荷，并且没有肺部病变和炎症。这些发现表明 FLUCOV-10 是一种有前途的候选疫苗，可同时有效针对 SARS-CoV-2、季节性流感和禽流感病毒。参考文献 [1] Yang Wang, Qinhai Ma, Man Li, et al. A 10-valent composite mRNA vaccine against both influenza and COVID-19. bioRxiv – Microbiology. Pub Date : 2024-03-05. 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。