RSV疫苗见证了结构学设计理念在疫苗上的成功

2024-04-15

疫苗临床1期临床终止

呼吸道合胞病毒（RSV）是导致婴幼儿、老人严重呼吸道疾病的主要感染因素之一。此前该篇文章研究团队设计的RSV亚单位候选疫苗DS-Cav1 DS-Cav1在小鼠和猕猴中显示出免疫保护效果。本篇文章发表于2019年，报道了该团队进行的I期临床试验结果，验证了该候选疫苗DS-Cav1 DS-Cav1在保护RSV感染的潜力，在临床上见证了其基于结构设计理念的成功。研究背景呼吸道合胞病毒（RSV）是导致婴幼儿、老人严重呼吸道疾病的主要感染因素之一。自1956年 RSV 被发现以来，人们启动了多个疫苗研发计划，目前获得许可的RSV疫苗均为免疫原为F蛋白的亚单位疫苗。F蛋白以两种主要构象状态存在：融合前构象(pre-F)和融合后构象(post-F)，相较于post-F，pre-F更具有免疫原性，然而，体外表达的pre- F蛋白因其不稳定性易转变为融合后构象。RSV亚单位疫苗面临的障碍之一为诱导的抗体中和活性较差，临床试验中免疫效果不佳。因此，为了解决这个问题，本研究设计并制备了更稳定的pre-F亚单位疫苗，并在I期临床试验中评价其免疫原性。研究结果1. RSV pre-F 亚单位候选疫苗DS-Cav1的设计RSV F蛋白促进病毒与宿主细胞膜的融合，是一种I 类融合蛋白，其在受感染的细胞或病毒囊膜上为F2-F1 异二聚体构成的三聚体结构。RSV F蛋白存在融合前构象与融合后构象，当F蛋白介导病毒和细胞的膜融合或自发转变为更稳定状态时，F蛋白由亚稳态的pre-F不可逆地转变为post-F（图1a）。图1b显示了F蛋白的主要中和活性抗原表位，尽管pre-F与post-F共享了约 50% 的抗原表位，但最具有中和活性的抗原表位Ø和 V仅位于pre-F上。该研究团队在F蛋白的C末端引入两个点突变(S155C和S290C)使其之间形成二硫键，并且引入的这两个点突变使F蛋白构象上的空腔得到填充以增加蛋白的稳定性（图1c）。经上述设计改造后的F蛋白通过CHO细胞表达稳定的融合前F蛋白三聚体亚单位疫苗，命名为DS-Cav1 DS-Cav1。图1. RSV pre-F亚单位候选疫苗DS-Cav1 DS-Cav1结构设计图2. DS-Cav1 疫苗接种的安全性该研究团队开展了一项随机、开放的I 期剂量递增临床试验，以不同剂量水平免疫DS-Cav1疫苗。该疫苗在18 岁~ 50 岁志愿者中耐受性良好，没有报告任何严重不良事件（表1）。表1.第一次免疫后28关内的不良反应总结3. DS-Cav1 疫苗接种可引发针对 RSV A 和 B 亚型的有效中和抗体反应RSV A亚型和B亚型的F蛋白高度保守，抗原位点Ø为A亚型和B亚型的变异性抗原位点之一。该研究使用表达RSV-B亚型的F蛋白的报告病毒来评估基于RSV-A亚型的DS-Cav1疫苗单次免疫后的交叉中和活性。在接种50 μg DS-Cav1疫苗四周后，RSV-A亚型特异性中和抗体效价增加了约 7 倍，而接种 150 μg DS-Cav1疫苗4周后，RSV-A亚型特异性中和抗体效价增加了12~15 倍（图2A、表2）。在接种50 μg和150 μg DS-Cav1疫苗4周后，RSV-B特异性中和抗体效价分别增加了4倍和9倍。在接种50μg和150μg DS-Cav1疫苗12周后， RSV-A亚型和RSV-B亚型特异性中和抗体均显著高于基线 (图2、表2)。这些实验结果表明免疫前感染A亚型和 B 亚型RSV的人群已建立起广泛的B细胞反应，反映了DS-Cav1疫苗的抗原交叉保护性。图2.Ds-Cav1疫苗接种可诱导针对 RSV A和B亚型的有效中和抗体反应(A)在疫苗接种前(WO)、W4和W12采集血清的RSV A特异性中和抗体。(B)在疫苗接种前(WO)、W4和W12采集血清的RSV B特异性中和抗体。表2.DS-Cav1疫苗诱导的中和抗体效价4. DS-Cav1疫苗诱导pre-F–preferring、dual-binding抗体和 B 细胞反应该研究团队通过以上志愿者血清中的RSV中和抗体验证了疫苗的优良免疫原性，进一步以不同构象为基础的抗体效价评价DS-Cav1候选疫苗的pre- F蛋白构象和功能性免疫反应。过量的融合前F蛋白结合血清中pre-F特异性抗体与pre-F、post-F共享抗原表位特异性抗体后，中和抗体效价下降。pre-F蛋白竞争中和实验中W0、W4、W12时间点的中和抗体均接近基线，表明其抗体被pre-F蛋白结合，证明DS-Cav1疫苗诱导的中和抗体为pre-F特异性中和抗体 (图3A)。而过量的 post-F蛋白与post-F特异性抗体以及pre-F、post-F共享抗原表位特异性抗体结合，但仍保留了pre-F特异性抗体（图3A、图3B）。通过与Ø抗原位点特异性mAb D25、 II抗原位点特异性mAb palivizumab竞争性IgG测定实验进一步评估DS-Cav1疫苗构象与诱导的pre-F特异性抗体水平，DS-Cav1 疫苗接种诱导了Ø抗原位点特异性抗体（pre-F蛋白特异性）与II抗原位点特异性抗体（pre-F、post-F共享抗原表位）（图3C、图3D）。该研究团队通过pre-F特异性探针与post-F特异性探针分析12名受试者的B细胞反应（每组3名），相较于post-F特异性IgG+B 细胞与IgA+B 细胞，pre-F特异性IgG+B 细胞与IgA+B 细胞有着更大的占比。并且在单次免疫 DS-Cav1疫苗后，优先结合pre-F探针的IgG +B和IgA+B细胞数量以及共同结合pre-F、post-F探针的B细胞数量增加了，表明免疫后2周记忆性B细胞的增加。图3.DS-Cav1疫苗诱导的 pre-F–preferring、dual-binding抗体和B细胞反应结论I期临床试验数据显示，与先前研究的RSV 亚单位疫苗相比，该亚单位候选疫苗DS-Cav1 DS-Cav1诱导的血清中和抗体更高，具有更优异的免疫原性，并且其诱导的中和抗体和B细胞反应更具有功能特性。竞争中和测定试验、竞争性IgG抗体、特异性B细胞实验结果均表明， DS-Cav1疫苗保留了RSV pre-F构象和pre-F特异性中和抗原表位。这些发现不仅为开发有效的RSV疫苗提供了基础，更验证了基于靶蛋白结构学的疫苗设计的可行性。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。