基于铁蛋白纳米颗粒的尼帕病毒糖蛋白疫苗在小鼠和叙利亚仓鼠中诱导强烈的保护性免疫反应

Ferritin nanoparticle-based Nipah virus glycoprotein vaccines elicit potent protective immune responses in mice and hamsters.

作者信息Shaohong Chen, Xinghai Zhang, Yanfeng Yao, Shengdong Wang, Kangyin Li, Baoyue Zhang, Tianxi Ye, Li Chen, Yan Wu, Entao Li, Bichao Xu, Pei Zhang, Xia Chuai, Yong Ran, Rui Gong, Huajun Zhang, Sandra Chiu
PMID39293542
期刊Virol Sin
发布时间2024-12
DOI10.1016/j.virs.2024.09.005

实验完整度

文献包含体外蛋白表达与纳米颗粒组装表征、小鼠免疫原性分析(抗体及T细胞反应)、仓鼠免疫与攻毒保护实验等多个独立证据层级,并明确进行了功能验证和体内保护效力评估。

主要模型

BALB/c小鼠 叙利亚金仓鼠 293F细胞 Vero E6细胞

重点核对

疫苗剂量:5 μg/只(sG-ST或Ghead-ST,或含等量sG-ST或Ghead-ST的FeNP-sG或FeNP-Ghead) 免疫方案:初次免疫后28天加强免疫(小鼠),仓鼠为0天和21天免疫 NiV攻毒剂量:仓鼠以1000 LD50的NiV马来西亚株腹腔注射 中和抗体检测:伪病毒中和试验(VSVΔG-GFP/NiVG+F)和活病毒PRNT(NiV孟加拉株、马来西亚株和HeV,600 PFU/mL) 样本量:小鼠每组6只,仓鼠每组数量文中未明确说明

摘要

尼帕病毒(NiV)是一种人畜共患副粘病毒,属于亨尼帕病毒属,在东南亚流行。NiV在人类和动物中导致严重的呼吸道疾病和脑炎,死亡率高达75%。尽管对公共卫生和全球生物安全构成严重威胁,但目前尚无针对人类的医学对策。在此,基于自组装铁蛋白纳米颗粒(FeNPs),我们通过Spycatcher/Spytag技术将哺乳动物细胞表达的NiV sG(残基71-602)和Ghead(残基182-602)装载到大肠杆菌表达的FeNPs上,成功构建了两种候选FeNP疫苗(分别为FeNP-sG和FeNP-Ghead)。与单独的sG和Ghead相比,FeNP-sG和FeNP-Ghead在小鼠中诱导了显著的NiV特异性中和抗体水平和T细胞反应,而FeNP-sG免疫组的免疫反应大于FeNP-Ghead组。这些结果进一步表明sG比Ghead具有更强的抗原性,且FeNPs能显著增强免疫原性。此外,在仓鼠模型中,FeNP-sG以每只动物5 μg的剂量接种两次,对NiV攻击提供了100%的保护。我们的研究不仅为NiV提供了一种有前景的候选疫苗,也为设计NiV免疫原以开发抗NiV感染的新策略提供了理论基础。

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
基于铁蛋白纳米颗粒展示NiV sG或Ghead蛋白能否增强免疫原性并提供针对NiV攻击的保护?
核心机制
铁蛋白纳米颗粒通过多聚展示抗原(sG或Ghead)增强抗原性,从而诱导更强的体液和细胞免疫反应,其中sG的抗原性优于Ghead。
主要证据
在小鼠中,FeNP-sG和FeNP-Ghead诱导的NiV特异性中和抗体和T细胞反应显著高于sG和Ghead单体;在仓鼠中,FeNP-sG以5 μg剂量两次免疫后,对致死性NiV马来西亚株攻击提供100%保护。
研究意义
本研究为开发针对NiV及其他高致病性病毒的疫苗候选提供了有前景的纳米颗粒平台,并为NiV免疫原设计提供了理论基础。

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

FeNP-sG和FeNP-Ghead疫苗的构建与表征

制备并验证基于铁蛋白纳米颗粒展示NiV sG或Ghead的候选疫苗。

将NiV孟加拉株的sG(残基71-602)和Ghead(残基182-602)基因克隆至pCAGGS载体,转染293F细胞表达并纯化;将幽门螺杆菌铁蛋白与SpyCatcher融合,在大肠杆菌BL21中表达并复性形成FeNP;通过SpyCatcher/SpyTag技术以1:4摩尔比偶联sG-ST或Ghead-ST,并经尺寸排阻色谱纯化;通过SDS-PAGE、SEC和负染电镜表征纳米颗粒形成,并用ELISA检测与中和抗体m102.4和HENV的结合活性。

2

小鼠免疫原性评估

评估候选疫苗在小鼠中诱导体液和细胞免疫反应的能力。

BALB/c小鼠(每组6只)在第0天和第28天肌肉注射5 μg sG-ST、Ghead-ST、FeNP-sG或FeNP-Ghead(含等量抗原)混以AddaVax佐剂,对照组注射PBS。在第14、28、42天采血检测sG特异性IgG(ELISA)和针对NiV/HeV假病毒的中和抗体(VSVΔG-GFP/NiVG+F或HeVG+F);在第42天(加强后14天)处死小鼠,取脾细胞分析CD4+和CD8+ T细胞中IFN-γ、TNF-α、IL-2、IL-4的表达(流式)及IFN-γ和IL-4分泌细胞(ELISpot)。

3

仓鼠免疫原性与攻毒保护评估

在仓鼠模型中评估候选疫苗的免疫原性和保护效力。

雌性叙利亚金仓鼠(4-6周龄)在第0天和第21天肌肉注射5 μg sG-ST或含等量sG-ST的FeNP-sG(混以AddaVax佐剂),对照组注射PBS。在第21、35、49天采血检测sG特异性IgG和中和抗体(伪病毒和活病毒PRNT,针对NiV孟加拉株、马来西亚株和HeV)。在第52天(第49天转至BSL-4实验室适应3天后)用1000 LD50的NiV马来西亚株腹腔攻击,监测体重14天并观察至28天。

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

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
疫苗构建与纯化
sG和Ghead的序列、表达系统(293F细胞)、SC-FeNP制备(大肠杆菌表达、复性)、偶联摩尔比(4:1)、纯化方法
阅读提示:见Methods 2.2、Results 3.1及补充图S1
小鼠免疫
小鼠品系、性别、年龄、每组数量、免疫剂量、免疫途径、佐剂(AddaVax)、免疫时间点
阅读提示:见Methods 2.3、Results 3.2和3.3、Fig. 2A和Fig. 3
仓鼠免疫与攻毒
仓鼠品系、性别、年龄、每组数量、免疫剂量、免疫时间点、攻毒毒株和剂量、攻毒途径
阅读提示:见Methods 2.3、Results 3.5、Fig. 4A和Fig. 5
体液免疫检测
ELISA中sG-ST包被浓度、血清稀释倍数;中和试验中病毒/伪病毒类型、PFU或感染单位、孵育时间
阅读提示:见Methods 2.4、2.7、2.8、Results 3.2和3.4
细胞免疫检测
脾细胞数量、肽库刺激浓度、流式染色抗体克隆号、ELISpot板类型
阅读提示:见Methods 2.5、2.6和补充图S2