基于埃博拉病毒糖蛋白的自扩增病毒样囊泡疫苗的理性设计

Rational design of self-amplifying virus-like vesicles with Ebola virus glycoprotein as vaccines

作者信息Hong-Qing Zhang, Ya-Nan Zhang, Cheng-Lin Deng, Qin-Xuan Zhu, Zhe-Rui Zhang, Xiao-Dan Li, Zhi-Ming Yuan, Bo Zhang
PMID39217415
期刊Mol Ther
发布时间2024-10
DOI10.1016/j.ymthe.2024.08.026

实验完整度

高

研究包含体外细胞实验(VLV构建、感染、滴定、WB、IFA)、体内小鼠实验(免疫原性、安全性、攻毒保护、被动转移)以及分子机制验证(VP40 late domain和GP MLD缺失实验),证据层级丰富。

主要模型

BHK-21细胞 Vero细胞 C57BL/6小鼠 BALB/c小鼠 IFN-α/β/γ R−/−小鼠(129背景)

重点核对

eVLVs的构建基于VEEV TC-83复制子,共表达EBOV GP(Mayinga株)和VP40,需验证GP和VP40的表达及eVLV的生产效价。 eVLVs在小鼠模型中的安全性:IFN-α/β/γ R−/−小鼠经腹腔注射1×10^6 PFU P40 eVLVs,监测体重、存活率及病毒血症。 免疫原性评估:C57BL/6小鼠经腹腔注射不同剂量(1×10^5或1×10^6 FFU)的P0或P40 eVLVs,两次免疫间隔4周,检测GP特异性IgG和中和抗体。 攻毒保护实验:IFN-α/β/γ R−/−小鼠单次免疫1×10^6 PFU P40 eVLVs后28天,腹腔注射1×10^5 PFU VSV-EBOV,观察存活率和体重变化。 细胞免疫检测:免疫小鼠脾细胞经GP肽刺激后,用ELISpot检测IFN-γ分泌细胞数。

摘要

作为新发和再发病原体,丝状病毒,尤其是埃博拉病毒(EBOV),对公共卫生构成巨大威胁,需要持续关注和不断监测。为了应对不可预测的疫情,必须开发和储备更多的疫苗和抗病毒药物。由甲病毒复制子表达同源或异源糖蛋白(GPs)产生的病毒样囊泡(VLVs),已显示出自我增殖的能力,并在疫苗开发中展现出巨大潜力。在此,我们描述了一类新型的埃博拉病毒样囊泡(eVLVs),其同时包含EBOV GP和VP40。eVLVs表现出与EBOV相似的抗原性。在小鼠模型中,eVLVs高度减毒,并诱导了具有中和活性的强效GP特异性抗体。重要的是,单剂量的eVLVs在替代EBOV致死小鼠模型中提供了完全保护。此外,我们的VLVs策略也成功应用于马尔堡病毒(MARV),这是马尔堡病毒属的代表性成员。总之,我们的研究结果表明,甲病毒来源的VLVs策略在对抗以EBOV和MARV为代表的丝状病毒感染方面具有可行性,这为该平台用于通用减毒活疫苗开发的潜力提供了进一步证据。

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
探讨基于甲病毒复制子的病毒样囊泡(VLVs)平台能否用于开发针对埃博拉病毒(EBOV)的安全有效的疫苗候选。
核心机制
VEEV复制子共表达EBOV GP和VP40可产生具有自我扩增能力的感染性eVLV,其中VP40通过其晚期结构域促进囊泡出芽和释放,增强eVLV的产生效率。
主要证据
在BHK-21和Vero细胞中成功产生并连续传代eVLV;在IFN-α/β/γ R−/−小鼠中展现高度减毒特性;单次免疫可诱导强效的GP特异性抗体和T细胞反应,并在VSV-EBOV致死攻毒模型中提供完全保护。
研究意义
该研究验证了甲病毒来源的VLVs平台在丝状病毒疫苗开发中的可行性,为通用减毒活疫苗的开发提供了新策略。

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

eVLV的构建与优化

验证VEEV复制子表达EBOV GP和VP40能否产生感染性eVLV,并探究VP40的作用。

构建VEEV-EBOV-GP、VEEV-EBOV-GPVP40及突变体VEEV-EBOV-GPVP40Δlate,转染BHK-21细胞,通过IFA检测GP和VP40表达,并收集上清感染naive细胞以检测感染性eVLV的产生。

2

eVLV的体外传代与高产适应

评估eVLV的持续感染性并提高产量。

在Vero细胞中对eVLV进行连续40代传代,每10代检测病毒滴度、GP和VP40表达及基因完整性。

3

eVLV的安全性评估

评估eVLV在免疫缺陷小鼠中的毒力。

对IFN-α/β/γ R−/−小鼠腹腔注射1×10^6 PFU P40 eVLVs或VSV-EBOV,监测14天内体重、存活率、病毒血症和组织病毒载量。

4

eVLV的免疫原性评估

评估eVLV诱导的体液和细胞免疫反应。

C57BL/6和BALB/c小鼠免疫eVLV(不同剂量和传代),检测GP特异性IgG、中和抗体、IgG亚型及IFN-γ ELISpot反应。

5

eVLV的攻毒保护实验

评估单次免疫eVLV对致死性VSV-EBOV攻毒的保护效果。

IFN-α/β/γ R−/−小鼠单次免疫1×10^6 PFU P40 eVLVs,28天后用1×10^5 PFU VSV-EBOV攻毒,监测14天内存活率和病毒血症。

6

血清被动转移实验

评估eVLV免疫血清对攻毒的保护作用。

收集eVLV免疫小鼠血清,被动转移给IFN-α/β/γ R−/−小鼠,24小时后用1×10^4 PFU VSV-EBOV攻毒,观察存活和病毒血症。

7

MARV VLVs的构建与验证

验证VLVs策略对马尔堡病毒(MARV)的适用性。

构建VEEV-MARV-GPVP40,转染BHK-21细胞,通过IFA和生长曲线检测mVLVs的产生。

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
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Sigma-Aldrich--
青霉素-链霉素溶液Solarbio--
mMESSAGE mMACHINE T7试剂盒Thermo Fisher ScientificAMB1344
DMRIE-C转染试剂Thermo Fisher Scientific10459014
Fugene HD转染试剂Promega--
Alexa Fluor 568标记的山羊抗兔IgGThermo Fisher ScientificA-11011
FITC标记的山羊抗小鼠/兔IgG(H+L)ProteinTech Group--
RIPA裂解液Beyotime--
PVDF膜Bio-Rad--
Pierce ECL底物Thermo Fisher Scientific32106
ChemiDoc成像系统Bio-Rad--
HRP标记的山羊抗小鼠/兔IgG(H+L)ProteinTech Group--
HRP标记的山羊抗小鼠IgG1/IgG2a/IgG2b/IgG2cSouthernBiotech--
TMB底物ProteinTech--
多功能酶标仪(Varioskan Flash)Thermo Fisher Scientific--
小鼠IFN-γ ELISpot试剂盒Dakewe2210006
聚乙二醇8000----
甲基纤维素----
蔡司荧光显微镜Zeiss--
GraphPad Prism 8.0.2GraphPad Software--

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
eVLV构建与生产
VEEV复制子骨架(TC-83株)、EBOV GP(Mayinga株、8A修饰)和VP40(GenBank: ABX75366.1)的序列;GP和VP40表达框的启动子排列;VEEV-EBOV-GPVP40Δlate中PTAPPEY晚期结构域删除;体外转录试剂盒;转染试剂(DMRIE-C)和细胞(BHK-21)。
阅读提示:见Materials and methods: Design and rescue of eVLVs constructs
eVLV传代与高产
Vero细胞来源和培养条件;感染MOI(0.01);传代次数(P0至P40);每个10代检测病毒滴度和基因完整性;RT-PCR引物位置。
阅读提示:见Results: In vitro passage enhances the growth rate of eVLVs和Materials and methods: Viral titration
安全性与免疫原性评估
小鼠品系(C57BL/6、BALB/c、IFN-α/β/γ R−/−)、年龄和性别;eVLV剂量(1×10^5或1×10^6 FFU/PFU);免疫途径(腹腔注射)和程序(两次免疫间隔4周或2周);采血和脾脏采集时间点;ELISA和PRNT方法细节。
阅读提示:见Materials and methods: Mouse experiments, ELISA, PRNT
攻毒保护实验
攻毒病毒(VSV-EBOV)的构建和滴度;攻毒剂量(1×10^5 PFU);攻毒途径(腹腔注射);攻毒后观察期(14天);体重和存活监测;病毒血症检测时间点。
阅读提示:见Results: A single dose of eVLVs protects against lethal challenge in a surrogate model和Materials and methods: Mouse experiments
被动转移实验
免疫血清的采集和合并;转移剂量(1 mL);转移后攻毒时间(24小时);攻毒剂量(1×10^4 PFU);观察期和病毒血症检测。
阅读提示:见Results: A single dose of eVLVs protects against lethal challenge in a surrogate model和Materials and methods: Mouse experiments