文獻(xiàn)解讀：單劑量circRNA疫苗有效預(yù)防ZIKV病毒感染

本文章中制備環(huán)狀RNA納米顆粒，使用了納微儀器的微流控納米藥物制備系統(tǒng)。

近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院馮立強(qiáng)研究員、巫林平研究員和陳凌教授在《Nature Communications》期刊上發(fā)表論文“A single-dose circular RNA vaccine prevents Zika virus infection without enhancing dengue severity in mice”的研究論文。該研究開發(fā)了針對ZIKV病毒的環(huán)狀RNA（circRNA）疫苗，單劑量優(yōu)化后的circRNA疫苗在小鼠體內(nèi)具有有效且持久的保護(hù)作用，且不會誘導(dǎo)明顯的DENV ADE，為開發(fā)黃病毒疫苗奠定了基礎(chǔ)。

寨卡病毒（ZIKV）與登革熱病毒（DENV）在地理分布上有重疊，且兩者都屬于黃病毒科。ZIKV感染與嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)，包括吉蘭-巴雷綜合征和新生兒小頭癥。

抗體依賴性增強(qiáng)（ADE）是寨卡病毒（ZIKV）疫苗開發(fā)的一個潛在問題。交叉反應(yīng)而中和性差的抗體通常靶向病毒膜前或包膜(E)蛋白，這可潛在增強(qiáng)登革熱病毒（DENV）感染。雖然E結(jié)構(gòu)域III （EDIII）含有寨卡病毒特異性表位，但其免疫原性較差。由于ZIKV和DENV之間的交叉反應(yīng)性，ZIKV疫苗的開發(fā)需要特別注意避免增強(qiáng)DENV感染的ADE效應(yīng)。

為繞開ADE，該研究采用寨卡病毒包膜蛋白結(jié)構(gòu)域III（EDIII）作為抗原。EDIII是病毒與宿主細(xì)胞受體結(jié)合的關(guān)鍵部位，含有主要的中和抗體表位，在寨卡病毒與登革病毒間差異較大，有潛力誘導(dǎo)特異性中和抗體反應(yīng)，減少登革交叉抗體的產(chǎn)生。此外，為提升保護(hù)效果，該研究引入另一保護(hù)性抗原—非結(jié)構(gòu)蛋白NS1，該抗原是病毒復(fù)制過程中的重要蛋白。

研究人員設(shè)計(jì)了編碼ZIKV包膜蛋白域III與人IgG1 Fc片段融合蛋白（EDIII-Fc）和非結(jié)構(gòu)蛋白1（NS1）的circRNA。結(jié)果顯示，EDIII-Fc circRNA比EDIII-Fd（三聚體形式）和單體EDIII circRNA表現(xiàn)出更好的免疫原性，誘導(dǎo)了更強(qiáng)的生發(fā)中心反應(yīng)和更高水平的中和抗體（圖1）。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了抗原結(jié)構(gòu)在疫苗設(shè)計(jì)中的重要性。

圖1 EDIII, EDIII-Fc和EDIII-Fd circRNA的免疫原性

為提高疫苗保護(hù)作用，研究合成NS1 circRNA，并將等量EDIII-Fc和NS1的circRNA組合成兩種不同的配方：EN（LNP）是LNP分別包封兩種circRNA；EN（RNA）是LNP包封EDIII-Fc和NS1 circRNA的預(yù)混合物。將circRNA疫苗分別肌肉注射到C57BL/6小鼠體內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種配方的EDIII-Fc和NS1 circRNA的組合疫苗，與單獨(dú)circRNA相比，都可更好地保護(hù)新生兒免受寨卡病毒引起的癥狀和腦損傷。

圖2 EDIII-Fc和NS1 circRNA聯(lián)合單劑量免疫在ZIKV感染新生小鼠模型中的免疫原性和保護(hù)作用

基于EDIII-Fc和NS1的circRNA疫苗策略能夠有效地保護(hù)小鼠免受ZIKV感染，并且不會引起DENV的ADE效應(yīng)。這項(xiàng)研究不僅提供了一種新的疫苗設(shè)計(jì)策略，還提供疫苗策略的安全性和有效性的一系列驗(yàn)證方案，并且強(qiáng)調(diào)了在疫苗開發(fā)中需考慮ADE效應(yīng)，這對于避免疫苗接種后可能引起的疾病加重風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。

廣州健康院博士研究生劉興龍、助理研究員李正鋒、碩士研究生李曉霞為該論文的共同第一作者；廣州健康院馮立強(qiáng)研究員、巫林平研究員，廣州實(shí)驗(yàn)室陳凌研究員為共同通訊作者。廣州健康院王建華研究員、瞿林兵副研究員，廣州醫(yī)科大學(xué)附屬市八醫(yī)院李鋒研究員、庾蕾研究員，中山大學(xué)李義平教授等提供了重要實(shí)驗(yàn)材料及寶貴建議。廣州健康院實(shí)驗(yàn)動物中心和分析測試中心為該研究提供了重要支撐。該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、廣東省自然科學(xué)基金等支持。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-53242-0