一种靶向肺常驻记忆 CD4+ T 细胞的疫苗平台在小鼠和雪貂中提供针对异亚型流感感染的保护

A vaccine platform targeting lung-resident memory CD4+ T-cells provides protection against heterosubtypic influenza infections in mice and ferrets.

作者信息Kwang Hyun Ko, Hyun Shik Bae, Jeong Woo Park, Jin-Sun Lee, Somin Park, Jun Heo, Hyunsoo Park, Jaeseok Choi, Eunseo Bae, Woonsung Na, Seong-Hyun Park, Baik-Lin Seong, Seung Hyun Han, Dong-Ho Kim, Seung Bin Cha
PMID39609429
发布时间2024-11-29
DOI10.1038/s41467-024-54620-4

实验完整度

研究包含多个证据层级:小鼠模型(细胞系、IFNAR1-/-小鼠)、雪貂模型、功能验证(攻毒保护、CD4+ T细胞清除)、机制验证(I型IFN信号、趋化因子、NP抗原特异性)。

主要模型

BALB/c 小鼠 IFNAR1−/− 小鼠 雪貂 MDCK 细胞

重点核对

鼻内给药体积(30 μl)以确保疫苗完全到达肺部 NVT佐剂剂量(10 μg) 免疫间隔(2周或4周) CD4+ T细胞清除抗体GK1.5剂量(200 μg) 攻毒病毒剂量(例如4 LD50 H1N1)

摘要

流感疫苗接种诱导的肺组织常驻记忆 T (TRM) 细胞对于再次接触流感病毒时的异亚型免疫至关重要,能够在再激活时产生快速而强烈的反应。为了增强流感疫苗的功效,我们在使用商业流感疫苗与 NexaVant (NVT)(一种基于 TLR3 激动剂的佐剂)混合后进行鼻内接种,以诱导肺 TRM 细胞的产生。我们证明,使用 NVT 佐剂疫苗进行鼻内免疫,通过以 I 型干扰素依赖性方式诱导肺部 CD4+ TRM 细胞的产生,可提供针对流感病毒感染的改善保护。这些肺 CD4+ TRM 细胞在小鼠和雪貂模型中提供强大的黏膜免疫和针对异亚型感染的交叉保护。该疫苗平台有潜力通过提供更广谱的保护来显著改善传统的肌肉注射流感疫苗。

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
NVT佐剂的鼻内流感疫苗是否能够通过诱导肺CD4+ TRM细胞提供针对异亚型流感病毒的交叉保护,以及其机制是什么?
核心机制
NVT佐剂通过I型IFN信号诱导趋化因子(CCL2、CCL5、CXCL9、CXCL10)产生,促进肺CD4+ TRM细胞的形成,这些细胞对保守的NP抗原具有交叉反应性,从而提供异亚型保护。
主要证据
在BALB/c小鼠中,鼻内接种H3N2+NVT诱导肺CD4+ TRM细胞,并在H1N1攻毒时提供保护;CD4+ T细胞清除消除保护;IFNAR1-/-小鼠中CD4+ TRM形成和交叉保护丧失;NP而非HA是交叉反应的主要CD4表位来源。
研究意义
该疫苗平台可作为传统肌肉注射流感疫苗的补充,通过诱导肺CD4+ TRM细胞提供广谱保护,有潜力改善针对呼吸道病原体的疫苗效果。

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

免疫策略评估

评估不同免疫途径和NVT佐剂对流感疫苗免疫原性的影响

BALB/c小鼠分别肌肉注射QIV或鼻内接种QIV或QIV+NVT,两次免疫间隔两周,两周后分析抗体和T细胞反应。

2

同源病毒攻毒保护

评估疫苗对同源H1N1病毒攻毒的保护效果

免疫小鼠用100 LD50或5000 LD50的H1N1(A/Korea/2785/2009)攻毒,监测体重和存活率。

3

异亚型交叉保护评估

评估H3N2疫苗对异亚型H1N1攻击的交叉保护效果

BALB/c小鼠免疫H3N2或H3N2+NVT,两次免疫,后攻毒4 LD50 H1N1,检测体重、存活、肺病毒载量和组织病理学。

4

CD4+ T细胞耗竭实验

验证CD4+ T细胞在交叉保护中的必要性

免疫H3N2+NVT的小鼠用anti-CD4单抗GK1.5或同型对照处理三次,然后攻毒H1N1,检测存活。

5

黏膜与全身T细胞反应比较

比较不同免疫途径诱导的CD4+ T细胞反应及其对交叉保护的作用

小鼠免疫H3N2(i.m.), H3N2+NVT(i.m.或i.n.),检测肺和脾中的CD4+ T细胞反应和肺CD4+ TRM细胞,并攻毒H1N1。

6

I型IFN信号依赖性验证

验证I型IFN信号是否是疫苗保护性免疫所必需

WT和IFNAR1-/-小鼠鼻内免疫H3N2+NVT,检测抗体、CD4+ TRM和攻毒存活。

7

趋化因子与TRM形成机制

探究趋化因子在CD4+ TRM形成中的作用以及抗原与佐剂的递送需求

检测WT和IFNAR1-/-小鼠肺和血清中趋化因子水平;评估NVT单独或抗原单独对TRM形成的影响;进行不同初免/加强方案测试。

8

抗原成分对交叉保护的影响

确定疫苗中哪些成分(HA或NP)负责交叉保护

小鼠鼻内免疫NVT佐剂的重组HA、重组NP或全病毒H3N2疫苗,检测CD4+ T细胞反应和攻毒存活。

9

其他亚型及跨物种验证

验证疫苗平台对其他亚型和跨物种的有效性

小鼠免疫BV或BY+NVT后攻毒BV;免疫H3N2+NVT后攻毒犬H3N2;免疫QIV+NVT后攻毒PR8;雪貂免疫H3N2+NVT后攻毒H1N1,并检测病毒载量。

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
Triton X-100----
Cogent M1 TFF系统----
甲醛----
pUC-GW-Amp载体----
DNase I----
RNase T1----
最小必需培养基Welgene--
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
琼脂糖----
TPCK处理的胰蛋白酶Sigma-Aldrich--
结晶紫Sigma-Aldrich--
Multiskan Sky酶标仪Thermo Fisher Scientific--
Proteome Profiler小鼠细胞因子阵列试剂盒R&D Systems--
GolgiPlugBD Bioscience--
Cytofix/Cytoperm溶液BD Bioscience--
OCT包埋剂Leica Biosystems--
十二烷基硫酸钠----
考马斯亮蓝蛋白染色液Abcam--
硝酸纤维素转印膜GenDEPOT--
湿转系统Bio-Rad--
ECL pico plus溶液DyneBio--
Vilber Fusion FX成像系统Vilber--
GraphPad PrismGraphPad Software--
重组H3N2 HASino Biological40789-V08H
重组H3N2 NPSino Biological40778-V08B
重组H1N1 HASino Biological11684-V08H
重组H1N1 NPSino Biological11675-V08B
抗CD4(GK1.5)单克隆抗体----
辣根过氧化物酶标记的抗小鼠IgG抗体----

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
免疫途径与疫苗递送
鼻内给药体积为30 μl,确保疫苗到达肺部;疫苗剂量QIV 4 μg、H3N2 1 μg、NVT 10 μg;免疫间隔为两周
阅读提示:Methods: Immunization and viral challenge
攻毒感染
攻毒病毒剂量(4 LD50、100 LD50、5000 LD50等)和毒株(A/Korea/2785/2009、PR8等)
阅读提示:Methods: Immunization and viral challenge
CD4+ T细胞清除
抗CD4抗体(GK1.5)剂量200 μg,腹腔注射,攻毒前给予三次
阅读提示:Methods: Immunization and viral challenge
流式细胞术分析
TRM细胞表型(CD4+CD44+CD62L-CD69+),抗原刺激浓度5 μg/ml,GolgiPlug处理时间
阅读提示:Methods: Flow cytometry
病毒载量测定
MDCK细胞培养条件,TPCK胰蛋白酶浓度2 μg/ml,空斑计数时间
阅读提示:Methods: Plaque assay