针对季节性流感的具有交叉特异性体液免疫反应的三价mRNA候选疫苗

Trivalent mRNA vaccine-candidate against seasonal flu with cross-specific humoral immune response.

作者信息Elena P Mazunina, Vladimir A Gushchin, Denis A Kleymenov, Andrei E Siniavin, Elena I Burtseva, Maksim M Shmarov, Evgenya A Mukasheva, Evgeniia N Bykonia, Sofia R Kozlova, Elina A Evgrafova, Anastasia N Zolotar, Elena V Shidlovskaya, Elena S Kirillova, Anastasiya S Krepkaia, Evgeny V Usachev, Nadezhda A Kuznetsova, Igor A Ivanov, Sergey E Dmitriev, Roman A Ivanov, Denis Y Logunov, Alexander L Gintsburg
PMID38690272
发布时间2024-04-16
DOI10.3389/fimmu.2024.1381508

实验完整度

包含体外表达验证(HEK293细胞转染)、小鼠免疫原性试验(HAI、ELISA)以及致死性病毒感染保护实验,形成多层级证据链。

主要模型

BALB/c小鼠 HEK293细胞

重点核对

疫苗剂量:每剂15 μg mRNA(每种HA mRNA各5 μg) 免疫方案:两次肌肉注射,间隔14天 攻毒模型:25 LD50小鼠适应H1N1 A/Victoria/2570/2019病毒 检测方法:HAI试验、ELISA、RT-qPCR

摘要

季节性流感仍然是一个严重的全球健康问题,导致老年人和患有合并症的人群死亡率很高。疫苗接种通常被认为是预防流感最有效的策略。虽然目前的流感疫苗是有效的,但它们仍然有局限性,包括对某些血清学变异的特异性狭窄,这可能导致疫苗抗原与流行毒株不匹配。此外,病毒的快速变异性对提供超过一个季节的延长保护提出了挑战。因此,mRNA技术特别有希望用于流感预防,因为它能够快速开发多价疫苗,并允许快速更新其抗原组成。mRNA疫苗已经通过引发快速的细胞和体液免疫反应,在预防COVID-19方面证明是成功的。在这项研究中,我们展示了一种三价mRNA疫苗候选物的开发,使用血凝抑制试验、ELISA评估其免疫原性,并评估其在动物中的功效。我们证明了mRNA疫苗候选物相比灭活裂解流感疫苗具有更高的免疫原性,以及其产生交叉特异性体液免疫反应的增强能力。这些发现强调了mRNA技术在克服当前流感疫苗局限性方面的潜力,并有望确保在预防季节性流感爆发方面具有更大的功效。

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
mRNA疫苗平台能否诱导针对季节性流感病毒的广谱免疫反应,并与传统裂解疫苗相比具有优势?
核心机制
mRNA疫苗能够诱导更高水平的针对血凝素保守结构域(茎部)的抗体,这可能解释了其交叉反应性。
主要证据
在小鼠模型中进行两次免疫后,通过HAI和ELISA检测到针对同源和异源流感病毒株的高滴度抗体,并在致死性攻毒实验中提供完全保护,与裂解疫苗相比具有更低的肺病毒载量和更好的生存率。
研究意义
mRNA技术为开发能够提供更广谱保护的流感疫苗提供了潜力,有助于克服当前疫苗的局限性,并为应对季节性流感爆发提供更有效的保障。

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

体外表达验证

验证合成的mRNA在细胞中能否正确表达HA蛋白并正确定位到细胞表面。

将编码H1N1 HA的mRNA转染HEK293细胞,通过免疫细胞化学染色检测细胞内和细胞表面的HA蛋白表达。

2

小鼠免疫原性评价

评估三价mRNA疫苗候选物在小鼠中诱导血凝抑制抗体的能力。

BALB/c小鼠通过肌肉注射接受两次疫苗免疫,间隔14天,在免疫后第7、21、35天采集血清,用HAI试验检测针对疫苗株和异源株的抗体滴度。

3

交叉反应性分析

评估mRNA疫苗诱导的抗体对异源流感病毒株的交叉反应性。

使用末次免疫后21天的血清,通过HAI试验检测对多种H1N1、H3N2和B型流感病毒株的反应性,并用ELISA检测针对HA头部和茎部结构域的抗体水平。

4

攻毒保护实验

评估疫苗在致死性流感病毒感染模型中的保护效力。

免疫小鼠在二次免疫后14天,通过鼻内感染25 LD50的小鼠适应H1N1 A/Victoria/2570/2019病毒,监测存活率、体重变化,并在感染后第3天检测肺病毒载量。

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
pJAZZ-OK线性质粒Lucigen--
质粒大提试剂盒QIAGEN--
BsmBI-v2限制性内切酶NEB--
T7 RNA聚合酶Biolabmix--
三核苷酸帽1类似物Biolabmix--
N1-甲基假尿苷三磷酸Biolabmix--
脱氧核糖核酸酶IThermo Fisher Scientific--
可电离脂质ALC-0315Cayman Chemicals--
PEG脂质ALC-0159Cayman Chemicals--
NanoAssemblr Ignite微流控装置Precision NanoSystems--
Slide-A-Lyzer透析卡Thermo Fisher Scientific--
Zetasizer Nano ZS粒度仪Malvern Panalytical--
SYBR Green I染料Lumiprobe--
Varioscan LUX荧光酶标仪Thermo Fisher Scientific--
DMEM培养基Paneco--
L-谷氨酰胺Gibco--
胎牛血清HyClone--
青霉素Paneco--
链霉素Paneco--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
Opti-Mem I减血清培养基Gibco--
抗流感A病毒抗体Chemicon/Sigma-Aldrich#AB1074
驴抗山羊IgG H&L(Alexa Fluor 488)Abcamab150133
DAPI染色液----
ZOE荧光细胞成像仪Bio-Rad--
受体破坏酶Denka Seiken--
重组HA茎部结构域----
HA头部结构域Sino Biological11055-V08H4
辣根过氧化物酶标记的山羊抗小鼠IgGHyTestL20/01
S002X缓冲液Xema--
ELISA缓冲液S011Xema--
显色底物溶液R055Xema--
洗涤缓冲液S008Xema--
Multiscan FC酶标仪Thermo Scientific--
ExtractRNA试剂Eurogen--
2xBioMaster RT-PCR-RT预混液Biolabmix--
CFX96 Touch实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--

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
mRNA制备
IVT反应成分(T7 RNA聚合酶、帽类似物、m1ΨTP等)和条件(37°C孵育2小时)
阅读提示:Methods 2.1
LNP制备
脂质摩尔比、N:P比(6)、mRNA浓度(0.2 mg/mL)、微流控参数
阅读提示:Methods 2.2
免疫方案
小鼠品系和年龄、疫苗剂量、注射途径(肌肉)、两次免疫间隔(14天)
阅读提示:Methods 2.7, Figure 3A
攻毒方案
攻毒病毒株(小鼠适应A/Victoria/2570/2019)、剂量(25 LD50)、麻醉剂(Zoletil-Xylazine)、观察时间(10天)
阅读提示:Methods 2.10, Figure 6A
病毒载量检测
取样时间(攻毒后第3天)、肺匀浆制备、RT-qPCR条件(引物、探针、循环条件)
阅读提示:Methods 2.11