用Ad26.COV2.S或Omicron适应性疫苗加强免疫可增强猕猴对SARS-CoV-2 Omicron的免疫应答和保护效果

Booster with Ad26.COV2.S or Omicron-adapted vaccine enhanced immunity and efficacy against SARS-CoV-2 Omicron in macaques.

作者信息Laura Solforosi, Lea M M Costes, Jeroen T B M Tolboom, Katherine McMahan, Tochi Anioke, David Hope, Tetyana Murdza, Michaela Sciacca, Emily Bouffard, Julia Barrett, Cindy Wu, Nicole Hachmann, Jessica Miller, Jingyou Yu, Xuan He, Catherine Jacob-Dolan, Sietske K Rosendahl Huber, Liesbeth Dekking, Ronnie Chamanza, Ying Choi, Karin Feddes-de Boer, Dan H Barouch, Hanneke Schuitemaker, Roland C Zahn, Frank Wegmann
PMID37029141
发布时间2023-04-07
DOI10.1038/s41467-023-37715-2

实验完整度

研究涵盖体外中和抗体、记忆B细胞及T细胞分析,以及病毒攻击后的病毒载量和组织病理学评估,证据层级多样。

主要模型

雌性中国恒河猴(Macaca mulatta) 非人类灵长类Omicron BA.1攻击模型 Ad26.COV2.S既往免疫模型

重点核对

加强免疫疫苗及剂量:Ad26.COV2.S 5×10^10 vp,Ad26.COV2.S.529 5×10^10 vp,或两者组合总剂量5×10^10 vp 攻击病毒株:SARS-CoV-2 Omicron BA.1,剂量1×10^6 PFU,经鼻内和气管内途径给予 攻击时间:加强免疫或初次免疫后6周 主要检测终点:中和抗体滴度(psVNA NT50)、结合抗体滴度(ELISA)、记忆B细胞频率、T细胞应答(ELISpot/ICS)、BAL及鼻腔病毒载量(sgRNA) 动物分组:每组7只(Sham-Ad26.COV2.S.529组6只,Sham-Sham组8只)

摘要

Omicron刺突蛋白(S)编码疫苗作为加强免疫,是提高COVID-19疫苗针对Omicron有效性的潜在策略。在此,先前接种过Ad26.COV2.S的猕猴(主要为雌性),分别用Ad26.COV2.S、Ad26.COV2.S.529(编码Omicron BA.1 S)或这两种疫苗的1:1组合进行加强免疫。所有加强免疫均能迅速诱导针对WA1/2020和Omicron S的抗体滴度升高。针对Omicron BA.1和BA.2的抗体应答,含Ad26.COV2.S.529的疫苗诱导效果最佳。无论使用哪种疫苗,检测到的主要是WA1/2020反应性或WA1/2020-Omicron BA.1交叉反应性B细胞。与仅用Ad26.COV2.S加强免疫相比,含Ad26.COV2.S.529的加强疫苗对Omicron BA.1攻击下呼吸道的保护作用仅略有提高。抗体和细胞免疫应答被确定为互补的保护相关性指标。总体而言,与基于原始Wuhan-Hu-1刺突蛋白的疫苗相比,基于Omicron刺突蛋白的疫苗加强免疫仅能适度提高免疫应答和保护效果,而原始疫苗仍能提供针对Omicron的强效免疫应答和保护。

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
在先前接种Ad26.COV2.S的猕猴中,使用Omicron适应性疫苗(Ad26.COV2.S.529)或与原始疫苗联合作为加强免疫,是否比单独使用原始疫苗(Ad26.COV2.S)能更有效地增强针对Omicron的免疫应答和保护效果?
核心机制
Omicron适应性加强疫苗通过缓解免疫印记,诱导针对Omicron特异性表位的新生抗体应答,从而提供更强的保护;而原始疫苗加强主要回召预先存在的交叉反应性记忆B细胞。
主要证据
Ad26.COV2.S.529或联合加强组在攻击后BAL中病毒载量峰值显著低于Ad26.COV2.S组,且Omicron BA.1和BA.2中和抗体及结合抗体滴度更高,但总体保护差异较小。
研究意义
研究支持在Omicron流行背景下,原始Wuhan-Hu-1刺突蛋白疫苗加强仍能提供强效保护,Omicron适应性疫苗仅提供适度改善,为疫苗策略的进一步优化提供了依据。

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

动物分组与既往免疫

建立既往Ad26.COV2.S免疫的猕猴模型,并随机分配至不同加强组,以比较不同加强策略的效果。

28只先前接受过Ad26.COV2.S不同方案免疫的恒河猴,根据免疫方案、体重、年龄及抗体水平分层,分为四组(每组7只);另有8只接种过Ad26.HIV疫苗的猕猴作为Sham-Sham对照组,6只接受过生理盐水注射的猕猴作为Sham-Ad26.COV2.S.529组,后者接受单次Ad26.COV2.S.529免疫。

2

加强免疫及体液免疫应答评估

评估不同加强疫苗对中和抗体和结合抗体应答的诱导能力及其动力学。

各加强组接受相应疫苗或组合(总剂量5×10^10 vp)免疫,在加强后第1、2、4、6周采集血液,通过psVNA和ELISA分别检测针对WA1/2020、Omicron BA.1和BA.2的中和抗体和RBD结合抗体滴度。

3

细胞免疫应答评估

评估加强免疫对记忆B细胞和T细胞应答的影响,以及这些细胞应答与保护效果的关系。

在加强后6周,通过流式细胞术检测PBMC中RBD特异性记忆B细胞频率;通过IFN-γ ELISpot和胞内细胞因子染色评估T细胞应答。

4

Omicron BA.1攻击实验及病毒载量评估

评估不同加强策略对Omicron BA.1感染的保护效果,主要以下呼吸道病毒载量为指标。

加强后6周,所有动物经鼻内和气管内途径接种1×10^6 PFU的SARS-CoV-2 Omicron BA.1。攻击后第1、2、4、7、10、13/14天收集BAL和鼻腔拭子,通过sgRNA RT-PCR检测病毒载量。

5

组织病理学评估

评估不同加强策略对Omicron BA.1感染引起的肺病理变化的保护效果。

攻击后第13/14天处死动物,收集肺部组织进行大体病理检查和H&E染色组织病理学评估,采用盲法评分。

6

保护相关性分析

确定免疫应答参数(中和抗体、结合抗体、T细胞)与下呼吸道保护效果的相关性,建立预测模型。

使用Spearman秩相关评估加强后6周的Omicron BA.1中和抗体滴度、结合抗体滴度及ELISpot T细胞应答与BAL AUC病毒载量的相关性;并构建线性回归模型预测病毒载量。

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
psPAX2包装质粒AIDS Reagent11348
pLenti CMV Puro LUC荧光素酶报告质粒Addgene17447
Lipofectamine 2000转染试剂Sigma--
Steady-Glo荧光素酶检测试剂盒Promega--
抗猕猴IgG辣根过氧化物酶NIH Non-human Primate Reagent Resource1b3-HRP;
TMB SureBlue启动液SeraCare--
TMB终止液SeraCare--
VersaMax酶标仪Molecular Devices--
Omega酶标仪BMG Labtech--
ECLA板Meso Scale Discovery--
MESO QuickPlex SQ 120Meso Scale Discovery--
Aqua LIVE/DEAD染料Thermo Fisher Scientific--
Fc受体阻断剂BD Biosciences--
CD45抗体BD Biosciences742055
CD3抗体BD Biosciences557757
CD7抗体BD Biosciences561603
CD123抗体Biolegend306040
CD11c抗体Biolegend301648
CD20抗体BD Biosciences555624
IgG抗体BD Biosciences612819
IgM抗体BD Biosciences563903
CD27抗体BD Biosciences741366
CD21抗体BD Biosciences740395
CD14抗体Biolegend301832
WA1/2020 RBD生物素Sino Biological40592-V08B-B
BV650链霉亲和素BD Bioscience563855
WA1/2020 RBD蛋白Sino Biological40592-V08B
FITC偶联试剂盒(快速)- Lightning-Link®Abcamab188285
SARS-CoV-2 B.1.1.529 (Omicron BA.1) RBD蛋白Sino Biological40592-V08H121
DyLight® 405偶联试剂盒(快速)- Lightning-Link®Abcamab201798
Alexa Fluor® 647偶联试剂盒(快速)- Lightning-Link®Abcamab269823
BD FACSymphony™流式细胞仪BD Biosciences--
FlowJo软件BD Biosciencev10
IFN-γ包被抗体U-CytechCT243
氮蓝四唑/5-溴-4-氯-3-吲哚磷酸盐底物----
CD49d抗体----
CD28抗体BD Biosciences555730
GolgiStopBD Biosciences--
GolgiPlugBD Biosciences--
Aqua LIVE/DEAD™染料Thermo Fisher Scientific--
CD279抗体BD Biosciences566460
CD38抗体NIH NHP Reagent ResourceRRID:
CD4抗体BD Biosciences563094
CD95抗体BD Biosciences612790
CD8抗体BD Biosciences612889
BD Cytofix/Cytoperm™固定/破膜液BD Biosciences--
BD Perm/Wash™缓冲液BD Biosciences--
Ki67抗体BD Biosciences561165
CD69抗体Beckman Coulter6607110
IL10抗体Biolegend501420
IL13抗体BD Biosciences563580
TNF-α抗体BD Biosciences563418
IL4抗体BD Biosciences564112
IFN-γ抗体BD Biosciences563563
IL2抗体BD Biosciences554567
CD45抗体BD Biosciences751117
CD3抗体BD Biosciences557917
BD FACSymphony™系统BD Biosciences--
FlowJo v10软件BD Biosciences--
QIAcube HT自动核酸提取仪QIAGEN--
IndiSpin QIAcube HT病原体提取试剂盒QIAGEN--
SuperScript VILO预混液Invitrogen--
TaqMan定制基因表达分析试剂盒Thermo Fisher Scientific--
QuantStudio 6和7 Flex实时PCR系统Applied Biosystems--
Aperio扫描仪Leica Biosystems--
Halo Link浏览器Indica Labs--

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
动物模型与分组
猕猴种类、来源、年龄、体重、性别分布;既往免疫方案(单次或两次Ad26.COV2.S,剂量及间隔);分组方法(依据抗体滴度、体重、年龄等)
阅读提示:Methods: Animals, Study design animal experiments
疫苗接种
疫苗类型(Ad26.COV2.S、Ad26.COV2.S.529或组合)、剂量(5×10^10 vp)、接种途径(肌肉注射)、加强时间(初次免疫后约20个月)
阅读提示:Methods: Vaccines, Study design animal experiments
免疫应答评估
采血时间点(加强后0、1、2、4、6周);psVNA检测的假病毒类型及稀释系列;ELISA检测的抗原(RBD蛋白)、起始稀释度及系列稀释;ECLA检测的血清稀释度
阅读提示:Methods: ELISA, psVNA, ECLA
细胞免疫评估
PBMC分离及保存条件;memory B细胞检测的抗体克隆及荧光标记;ELISpot检测的肽库覆盖区域及浓度;ICS检测的肽库浓度、抗体克隆及刺激时间
阅读提示:Methods: B cell profiling, ELISpot, ICS
病毒攻击及病毒载量检测
攻击病毒株(Omicron BA.1)、剂量(1×10^6 PFU)、途径(鼻内及气管内);攻击时间(加强后6周);病毒载量检测方法(sgRNA RT-PCR)、采样时间点(第1、2、4、7、10、13/14天)、检测灵敏度(50 copies/mL或/swab)
阅读提示:Methods: Study design animal experiments, RNA isolation and BA.1 SARS-CoV-2 subgenomic mRNA assay
组织病理学
组织取样部位(鼻粘膜、咽、气管、支气管、肺)、固定液(10%中性福尔马林)、切片染色(H&E)、评分标准
阅读提示:Methods: Lung gross pathology and histopathology