猴痘(Monkeypox,MPX)是由猴痘病毒(Monkeypox virus,MPXV)引起的一種病毒性人畜共患病,其屬于正痘類病毒,癥狀表現(xiàn)類似于天花,常見癥狀表現(xiàn)為發(fā)燒(通常在38.5℃到40.5℃之間)、頭痛、肌肉酸痛、淋巴結(jié)腫大及皮疹等[1]。自1970年報告了第一例患者以來,猴痘主要在非洲地區(qū)流行。但2022年5月,猴痘開始了全球范圍的大流行,已有113個國家(地區(qū))報告了89000多例猴痘確診病例,包含152例死亡病例。
2023年6月,我國多個省份先后報告多例猴痘病例。最新消息2023年9月1日至31日,內(nèi)地新增報告305例猴痘確診病例,并顯示出本土蔓延趨勢。國家衛(wèi)生健康委公告顯示,自9月20日起,猴痘被納入乙類傳染病進(jìn)行管理。盡管猴痘的癥狀比天花輕,傳播性比天花弱,但猴痘病毒可能會成為比天花病毒更難對付的人類病原體[2]。
疫苗的使用是戰(zhàn)勝病毒的好方法,猴痘病毒和天花具有高度同源的基因組,現(xiàn)有的痘類疫苗包括痘苗病毒減毒活疫苗ACAM2000和一種減毒活疫苗JYNNEOS,均存在一定的疫苗安全性以及有限供應(yīng)等問題,因此迫切需要一種能夠快速開發(fā)的安全疫苗。具有脂質(zhì)納米顆粒(LNP)遞送系統(tǒng)的mRNA疫苗具有能快速合成,無細(xì)胞系統(tǒng),沒有與宿主基因組整合的風(fēng)險,并且能夠引起體液免疫和細(xì)胞免疫等眾多優(yōu)勢,在應(yīng)對猴痘等突發(fā)公共衛(wèi)生事件中具有巨大應(yīng)用前景[3]。
圖1 猴痘病毒
2023年9月22日,中國生物楊曉明團隊在《Nature Communications》期刊上發(fā)表了關(guān)于開發(fā)新型猴痘mRNA疫苗的文章《mRNA vaccines encoding fusion proteins of monkeypox virus antigens protect mice from vaccinia virus challenge》。本研究中由EEV和IMV抗原組合而成的mRNA疫苗,能夠有效誘導(dǎo)針對痘苗病毒的免疫,在小鼠模型上保護免受痘苗病毒致死感染。
圖2 猴痘mRNA疫苗文章信息
mRNA設(shè)計和體外蛋白表達(dá),SP-A35R sECD-M1R表達(dá)量最高
本研究中首先合成了四個密碼子優(yōu)化的mRNA,包括全長A35R,M1R,完整A35R胞外域融合M1R(融合1:SP-A35R IECD-M1R),短A35R胞外域融合M1R(融合2:SP-A35R sECD-M1R)它們編碼不同的MPXV抗原(圖3a)。將等量mRNA轉(zhuǎn)染293T細(xì)胞,并與抗a35r和抗m1r抗體孵育,確認(rèn)4種mRNA的蛋白表達(dá),如圖3b所示。Western blot檢測結(jié)果顯示,編碼SP-A35R sECD-M1R的mRNA在293 T細(xì)胞中的表達(dá)水平最高。
圖3 mRNA序列設(shè)計及蛋白表達(dá)驗證
三種mRNA疫苗對受到致死劑量病毒攻擊的小鼠都有保護作用
研究者開發(fā)了三種不同的mRNA-LNP復(fù)合物,以評估它們在誘導(dǎo)抗MPXV保護性免疫中的功效。將小鼠肌內(nèi)注射這些mRNA疫苗,所有三種疫苗組均在接種后第7天誘導(dǎo)抗a35r抗體。將含有融合A35R/M1R,全長A35R/M1R的mRNA-LNP復(fù)合物分別注射小鼠,在致死性痘病毒感染模型下,三組疫苗都能夠保護小鼠免于病毒感染導(dǎo)致的死亡。
圖4 mRNA疫苗對病毒攻擊的保護作用
mRNA疫苗在免疫7天后可保護小鼠免受VACV的攻擊
為了進(jìn)一步評估m(xù)RNA疫苗誘導(dǎo)保護性免疫的速度,研究者實施了單劑量8天的疫苗接種方案,進(jìn)行VACV-WR攻擊(圖5a)。以兩種亞致死劑量(低劑量和高劑量)給小鼠腹腔注射了VACV-WR活疫苗。如圖5b所示,三種mRNA疫苗均可誘導(dǎo)相應(yīng)的A35R抗體。只有VGPox 1和VGPox 2能夠引發(fā)針對M1R的抗體(圖5c),而接種亞致死活VACV-WR疫苗在第7天未能產(chǎn)生針對這兩種抗原的抗體(圖5b,c)。接種VGPox 1和2的動物血清分別表現(xiàn)出87.8%和93.4%的強中和活病毒的能力,表明它們有可能成為有效的疫苗(圖5d)。
圖5 單劑量疫苗接種和相應(yīng)免疫反應(yīng)
mRNA疫苗具有長期保護作用
為了評估m(xù)RNA疫苗的長期保護性免疫,給小鼠接種兩劑VGPox 1-3。從第1個月到第5個月,所有三種候選疫苗的a35r特異性抗體逐漸下降(圖6a)。在接種疫苗后162天,小鼠鼻內(nèi)受到致命的VACV-wr攻擊,所有三種mRNA候選物和活病毒疫苗都能保護小鼠免受VACV攻擊(圖6d)。這些結(jié)果表明mRNA疫苗可誘導(dǎo)對VACV的長期保護性免疫。
圖6 長期免疫檢測
總體來講,VGPox系列新型猴痘mRNA疫苗具有以下三個亮點:
1、mRNA序列只含兩種關(guān)鍵的病毒抗原,但具有*免疫反應(yīng);
2、一針疫苗即可獲得有效抗猴痘免疫反應(yīng);
3、免疫反應(yīng)早,動物試驗證明在給藥后7天,即可產(chǎn)生早期免疫反應(yīng),且具有長期保護作用。
參考文獻(xiàn)
[1] Adler H, Gould S, Hine P, et al. Clinical features and management of human monkeypox: a retrospective observational study in the UK[J]. The Lancet Infectious Diseases, 2022, 22(8): 1153-1162.
[2] Huang Y, Mu L, Wang W. Monkeypox: epidemiology, pathogenesis, treatment and prevention[J]. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2022, 7(1): 1-22.
[3] Hou F, Zhang Y, Liu X, et al. mRNA vaccines encoding fusion proteins of monkeypox virus antigens protect mice from vaccinia virus challenge[J]. Nature Communications, 2023, 14(1): 5925.
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