一种新型蝙蝠流感病毒载体MERS疫苗单剂量鼻内免疫可有效保护致死性MERS-CoV攻击

A single-dose intranasal immunization with a novel bat influenza A virus-vectored MERS vaccine provides effective protection against lethal MERS-CoV challenge

作者信息Lei Shi, Sawrab Roy, Yuekun Lang, Yuhan Wen, William J Mitchell, Wenyu Yang, Liping Wang, Jialin Zhang, Heidi Liu, John P Driver, Malik Peiris, Wenjun Ma
PMID40586550
期刊mBio
发布时间2025-08-13
DOI10.1128/mbio.01107-25

实验完整度

包含病毒构建与表征、细胞实验、小鼠免疫与攻毒保护实验、组织病理学及交叉中和实验等多个独立证据层级,并进行了功能与机制验证。

主要模型

MDCK细胞 C57BL/6J小鼠 hDPP4转基因C57BL/6J小鼠 hDPP4转基因小鼠攻毒模型(小鼠适应MERS-CoV Clone 6.1.2)

重点核对

疫苗候选株Len_S1的温度敏感性(33°C/37°C/39°C复制差异) 免疫剂量:106 TCID50,鼻内给药,单剂或两剂(间隔14天) 攻毒剂量:10倍LD50的小鼠适应MERS-CoV Clone 6.1.2 攻毒后3天和14天内的体重、存活率、病毒滴度及组织病理学检测 血清中和抗体检测(rVSV-eGFP-S)及交叉中和(PRNT90)

摘要

中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)及新出现的类MERS冠状病毒对全球健康安全构成的威胁凸显了开发安全有效疫苗的必要性。病毒载体疫苗已被证明有效,并广泛用于预防多种病毒性疾病,因为它们模拟自然感染并诱导更全面的免疫反应。在此,我们通过用流感D病毒的血凝素-酯酶-融合(HEF)基因替换蝙蝠流感病毒的血凝素或神经氨酸酶开放阅读框,开发了一种新型蝙蝠甲型流感病毒疫苗载体,该病毒可感染包括人类和骆驼在内的多种物种。然后,我们利用所开发的蝙蝠流感病毒载体,生成了一种温度敏感、冷适应、减毒的、表达clade A MERS-CoV刺突S1蛋白的MERS疫苗候选株,命名为Len_S1,并证明了其安全性和免疫原性。单剂量鼻内免疫Len_S1可保护人二肽基肽酶-4(hDPP4)转基因小鼠免受致死性MERS-CoV攻击。值得注意的是,两剂免疫Len_S1可完全阻断攻击小鼠中的病毒复制和肺部损伤。进一步研究表明,鼻内免疫Len_S1可在小鼠中引发黏膜、体液和细胞免疫应答。此外,从Len_S1免疫小鼠收集的血清能够交叉中和多个MERS-CoV分支。总的来说,这些结果表明Len_S1是一种安全有效的MERS疫苗,可诱导全面的免疫应答,并提供针对不同MERS-CoV分支的交叉保护。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
开发一种安全有效的MERS疫苗,并评估其单剂量鼻内免疫的保护效果。
核心机制
Len_S1通过鼻内免疫诱导黏膜(IgA)、体液(中和抗体、IgG)和细胞(T细胞)免疫应答,从而提供保护。
主要证据
在hDPP4转基因小鼠中,单剂或两剂Len_S1免疫后,攻毒未见体重下降和死亡,病毒滴度显著降低,肺部组织病理损伤减轻(两剂完全阻断病毒复制和肺部损伤)。血清可交叉中和clade A、B、C的MERS-CoV。
研究意义
Len_S1是一种有前景的MERS疫苗候选株,可能预防MERS-CoV感染并降低未来流行和大流行的风险。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

构建蝙蝠流感病毒载体和表达S1的疫苗候选株

构建基于蝙蝠流感病毒(Bat09)的载体,并制备表达MERS-CoV S1蛋白的疫苗候选株

将IDV的HEF基因(D/bovine/Kansas/14-22/2012)用Bat09 HA包装信号侧翼,构建七片段载体;将MERS-CoV S1 ORF用Bat09 NA或HA包装信号侧翼,构建八片段重组病毒N10ps_S1和H17ps_S1。通过反向遗传学拯救病毒,并用空斑纯化、连续传代验证S1基因稳定性。

2

减毒改造疫苗候选株

通过NS1截短和引入温度敏感突变来降低疫苗株的致病性

构建NS1截短(1-128aa)的NS128_S1;并在H17ps_S1基础上引入A/Leningrad/134/17/57的ts/ca/att相关氨基酸突变(PB2 V478L, PB1 K265N, V591I, NEP M100I),获得Len_S1;通过不同温度下的生长动力学和S1表达评估表型。

3

评估疫苗候选株在小鼠中的安全性和免疫原性

评估H17ps_S1、NS128_S1和Len_S1在C57BL/6J小鼠中的安全性和免疫原性

将C57BL/6J小鼠鼻内免疫10^6 TCID50的H17ps_S1、NS128_S1或Len_S1,对照组为DMEM或载体病毒。监测体重、临床体征、病毒复制(鼻甲、气管、肺等)、血清中和抗体(rVSV-eGFP-S)。

4

评估Len_S1在hDPP4转基因小鼠中的免疫应答

评估Len_S1单剂或两剂鼻内免疫在hDPP4转基因小鼠中诱导的全面免疫应答

hDPP4转基因C57BL/6J小鼠鼻内免疫一个或两个剂量(间隔14天)的Len_S1(10^6 TCID50)。4 wpi检测血清中和抗体、血清S1特异性IgG、鼻冲洗液IgA、脾细胞IFN-γ ELISPOT。

5

攻毒保护实验

评估Len_S1免疫对致死性MERS-CoV攻击的保护效果

免疫后28天,用10倍LD50的小鼠适应MERS-CoV Clone 6.1.2鼻内攻毒。监测体重和存活率14天;攻毒后3天每组3只安乐死,取鼻甲、气管、肺组织检测病毒滴度和组织病理学(H&E和IHC)。

6

交叉中和抗体评估

评估Len_S1免疫血清对不同clade MERS-CoV的交叉中和能力

收集免疫和/或攻毒后的小鼠血清,用PRNT90检测对clade A (EMC/2012)、clade B (AH13)和clade C (NV1657)的中和抗体滴度。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
X-tremeGENE HP DNA转染试剂Sigma6366236001
RIPA裂解和提取缓冲液Fisher89900
Halt蛋白酶抑制剂混合物Fisher78429
抗甲型流感NP兔多克隆抗体FisherPA5-32242
HRP标记的山羊抗兔IgG(H+L)FisherA16096
小鼠单克隆GAPDH抗体Santa Cruzsc-166545
HRP标记的山羊抗小鼠IgG(H+L)FisherA16066
Alexa Fluor 488山羊抗兔IgG(H+L)FisherA-11008
DAPIFisher62247
琼脂糖Lonza50110
TPCK处理的胰蛋白酶----
Precellys磁珠PrecellysP000911-LYSK0-A
兔IgG同型抗体Fisher02-6102
TMB底物Fisher34028
ELISA终止液FisherSS04
FLUOstar Omega酶标仪BMG LABTECHtype
70 µm细胞筛网Falcon352350
ELISPOT板SigmaMSIPS4W10
小鼠IFN-γ捕获抗体BD51-2525KZ
细胞刺激混合物Fisher00-4970-93
小鼠IFN-γ检测抗体BD51-1818KA
AEC底物BD551951

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
病毒构建与表征
重组病毒的拯救效率、S1基因稳定性(10代传代)及生长动力学(不同温度和时间点)
阅读提示:Methods中'Generation and characterization of bat influenza virus vector and vectored MERS vaccine candidates'及图1B-D
动物免疫
小鼠品系(C57BL/6J或hDPP4转基因C57BL/6J)、年龄、性别、每组数量、免疫途径(鼻内)、免疫剂量(106 TCID50)、加强免疫时间(14天)
阅读提示:Methods中'Mouse studies'及图3A、4A
攻毒保护
攻毒病毒株(小鼠适应MERS-CoV Clone 6.1.2)、攻毒剂量(10倍LD50)、攻毒途径(鼻内)、攻毒后观察时间(14天)、采样时间点(3天)
阅读提示:Methods中'Mouse studies'及图5A-D
免疫应答检测
中和抗体检测方法(rVSV-eGFP-S)、ELISA方法(S1特异性IgG和IgA)、ELISPOT方法(IFN-γ)、交叉中和检测(PRNT90,针对不同clade)
阅读提示:Methods中'Microneutralization assay and plaque reduction neutralization test'及'ELISA assay'和'ELISPOT assay'
组织病理学
组织固定(10%福尔马林≥14天)、H&E染色和IHC检测MERS-CoV N抗原的方法
阅读提示:Methods中'Histopathology and immunohistochemistry'