鼻腔RNA支架蛋白疫苗保护小鼠免受人类H5N1分支2.3.4.4b病毒致死性感染,并防御疫苗不匹配的病毒

Nasal RNA-scaffold-protein vaccine protects mice from human H5N1 clade 2.3.4.4b virus lethal infection and safeguards against vaccine-unmatched viruses.

作者信息Joy-Yan Lam, Chun-Kit Yuen, Shuk-Kwan Cheung, Pak-Him Cheung, Kwok-Yung Yuen, Kin-Hang Kok
PMID41865676
发布时间2026-04
DOI10.1016/j.ebiom.2026.106228

实验完整度

包含体外蛋白/RNA复合物表征、小鼠免疫模型、抗体和T细胞检测、活病毒攻击、scRNA-seq及突变体机制验证,多个独立证据层级。

主要模型

BALB/c小鼠模型 MDCK细胞(病毒培养) Expi293F细胞(蛋白表达)

重点核对

疫苗剂量:每剂量12 μg蛋白+25 μg ssRNA 接种方案:两次鼻腔免疫,间隔14天 病毒攻击剂量:H5N1/TX/37和H5N1/VN/1194均为30 PFU/只,H1N1/pdm09为1000 PFU/只 检测时间点:血清/BALF/细胞在第二剂后10天收获,肺在第二剂后7天收获 病毒攻击在第二剂后14天进行

摘要

背景:近期H5N1禽流感溢出至人类群体的事件再次引发了对人畜共患病毒性疾病不可预测出现的担忧。这一现象凸显了从动物传播给人类的病毒所带来的持续威胁,强调需要为人类尚未接触过的抗原做好准备。鼻腔疫苗能够在病毒进入部位有效阻断传播,代表了一种有前景的策略,应优先储备以阻止人畜共患溢出。方法:在此,我们通过鼻腔途径用RNA支架蛋白疫苗(RSPVac)免疫临床前动物模型,并评估了针对禽源和大流行性人类流感病毒的粘膜免疫和保护效果。结果:鼻腔免疫株特异性H5N1和H1N1 RSPVac在血清和粘膜中诱导了强烈的抗体反应,并伴有粘膜抗原特异性T细胞。我们在疫苗早期检查了免疫细胞,发现RSPVac诱导了强烈但短暂的细胞因子表达。观察到中性粒细胞包含调节性和效应性亚群,表明受控的激活。接种疫苗的动物在疫苗匹配的禽病毒攻击下完全受到保护,无病理迹象。对疫苗不匹配的H1N1和H7N9攻击也观察到了保护作用,并展现了训练有素的免疫细胞谱。最后,突变体RSPVac显示出受损的疫苗接种结果,表明存在复杂的激活机制。解释:这些发现表明,RSPVac引发强效的粘膜免疫,并防御疫苗不匹配的感染,突显其作为非感染性粘膜疫苗以预防人畜共患病毒传播的潜力。

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
探究鼻腔RSPVac疫苗能否诱导针对高致病性禽流感H5N1(分支2.3.4.4b)的强效粘膜免疫,并提供针对疫苗匹配和不匹配病毒的保护
核心机制
RSPVac通过蛋白-RNA复合物形成,诱导包含中和抗原(HA头部)和保守核蛋白的免疫应答,激活粘膜IgA、交叉反应性T细胞和训练有素的免疫细胞,提供针对疫苗不匹配病毒的保护;RNA结合和相分离对调节平衡的抗体和粘膜T细胞反应至关重要
主要证据
在小鼠模型中,RSPVac诱导全身和粘膜抗体反应及T细胞激活;疫苗匹配病毒攻击完全保护;疫苗不匹配H1N1和H7N9攻击保护小鼠免于死亡,伴随训练有素的免疫细胞谱;突变蛋白(RNA结合缺陷或相分离缺陷)损害粘膜T细胞反应
研究意义
该疫苗作为非感染性粘膜疫苗有潜力预防人畜共患病毒传播,并应对新出现的传染病;研究还揭示了粘膜免疫的潜在机制,值得进一步研究

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

RSPVac的设计与表征

验证流感RSPVac蛋白和RNA组分的生成、纯化及复合物形成

设计表达HA头部与流感核蛋白的融合蛋白,使用H5N1/1194核蛋白,突变核定位信号;体外转录R326 ssRNA;通过荧光偏振、纳米颗粒追踪、质光测定法表征RNA结合和复合物形成

2

早期免疫激活分析

评估RSPVac鼻腔免疫后早期细胞因子反应和免疫细胞浸润的动力学与组成

免疫BALB/c小鼠,于16、24、48小时收集BALF,进行细胞因子定量和单细胞RNA测序,分析中性粒细胞亚群

3

免疫原性评估

评估RSPVac诱导的抗体反应和T细胞反应

两次鼻腔免疫小鼠后,收集血清、BALF和肺组织,通过ELISA检测抗体,通过IFNγ ELISpot和细胞内细胞因子染色检测T细胞反应

4

疫苗匹配病毒的保护性评估

评估RSPVac对疫苗匹配的H5N1和H1N1病毒攻击的保护效果

对免疫小鼠进行鼻内致死性病毒攻击,监测体重、存活率和疾病严重程度,检测肺和鼻甲中的病毒载量

5

疫苗不匹配病毒的保护性评估

评估RSPVac对疫苗不匹配的H1N1/PR8和H7N9/AH1攻击的保护效果,并分析免疫细胞景观

对RSPVac-H5-1194免疫小鼠进行H1N1/PR8和H7N9/AH1攻击,监测体重和存活率;在感染后第6天收集BALF细胞进行单细胞RNA测序分析

6

突变体RSPVac的机制研究

探究蛋白-RNA复合物的RNA结合和相分离特性在RSPVac免疫中的功能作用

生成RNA结合缺陷的H5N1突变体RSPVac和相分离缺陷的SARS2突变体RSPVac,免疫小鼠并评估抗体和T细胞反应

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
Expi293F表达系统Gibco--
HiScribe T7高产量合成试剂盒NEB--
Ni Sepharose ExcelCytiva--
Akta Pure色谱系统----
MDCK细胞ATCC--
TPCK胰蛋白酶Sigma--
1-Step Ultra TMBThermo--
抗小鼠IgG Fc-HRPAbcamab97265
抗小鼠IgA-HRPInvitrogen626720
LEGENDplex小鼠抗病毒反应检测试剂盒(13因子)Biolegend--
肺解离试剂盒Miltenyi Biotec--
gentleMACS OctoDissociatorMiltenyi Biotec--
QIAamp病毒RNA提取试剂盒Qiagen--
QuantiNova探针RT-PCR试剂盒Qiagen--
Chromium单细胞固定RNA样本制备试剂盒10x Genomics--
Chromium固定RNA分析试剂盒10x Genomics--
Chromium Next GEM Chip Q单细胞芯片10x Genomics--

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
疫苗配方
蛋白和ssRNA的比例:每剂量12 μg蛋白+25 μg ssRNA;缓冲液:PBS/2.5%甘油;混合条件:室温孵育15分钟
阅读提示:见Methods中'Protein expression, T7 RNA production, and vaccine formulation'
动物模型与接种
雌性BALB/c小鼠6-7周龄;接种途径:鼻内滴注20 μL;接种方案:两剂,间隔14天;麻醉:氯胺酮100 mg/kg和甲苯噻嗪10 mg/kg腹腔注射
阅读提示:见Methods中'Animal immunisation and live virus challenge'
病毒攻击
H5N1/TX/37和H5N1/VN/1194:30 PFU/只;H1N1/pdm09:1000 PFU/只;H1N1/PR8:100 PFU/只;H7N9/AH1:2×10^5 PFU/只;攻击体积:20 μL鼻内
阅读提示:见Methods中'Animal immunisation and live virus challenge'及Figure 5和6 legend
样本采集
血清、BALF、肺组织在第二剂后第10天采集;肺(用于T细胞)在第二剂后第7天采集;BALF细胞在感染后第6天采集(用于scRNA-seq)
阅读提示:见Methods中'Animal serum, BALF, and tissue harvest'及Figure 4和6 legend
检测方法
ELISA终点滴度计算;FRNT50计算;IFNγ ELISpot刺激条件:10 μg免疫原;细胞内细胞因子染色:肽池2 μg/mL/肽,刺激2小时后加布雷菲德菌素A和莫能霉素,共培养16小时
阅读提示:见Methods中'ELISA', 'IFNγ ELISpot', 'Intracellular cytokine staining'
单细胞RNA测序
每样本合并3只小鼠的BALF细胞;固定和文库制备按10x Genomics协议;测序平台:Illumina NovaSeq 6000,配对末端151bp
阅读提示:见Methods中'Single-cell RNA library construction and sequencing'