靶向溶酶体的减毒活流感疫苗在小鼠中诱导强烈且广泛的免疫

Lysosome-targeting live attenuated influenza vaccines elicit robust and broad immunity in mice.

作者信息Jiawei Hao, Ping Wang, Quan Shen, Xuetong Xi, Le Tong, Jihuan Hou, Le Li, Qikai Wang, Chengyao Liu, Jing Li, Huafang Zhao, Qisi Zhang, Roberto Plebani, David Chou, Lihe Zhang, Demin Zhou, Longlong Si
PMID41851138
发布时间2026-03-18
DOI10.1038/s41467-026-69920-0

实验完整度

研究包含体外细胞系实验(HEK293T、MDCK、A549)、机制验证(Western blot、Co-IP、免疫荧光)、体内小鼠实验(C57BL/6J、BALB/c裸鼠)及功能验证(免疫反应和攻毒保护实验),多个独立证据层级。

主要模型

小鼠模型(C57BL/6J,BALB/c裸鼠) MDCK细胞系 HEK293T细胞系 A549细胞系

重点核对

溶酶体靶向基序(LTM)的类型和位置(如NS1-N端LTM,PA-N350triLTM) 病毒株的减毒程度(如TCID50滴度、体内肺病毒载量) 免疫应答强度(如NT、HI、IgG、IgA抗体滴度,T细胞反应) 攻毒保护效果(同源和异源病毒)

摘要

溶酶体是细胞内在的负责蛋白质降解的机制。在这里,我们描述两种靶向溶酶体的减毒活疫苗方法,LYTAR 1.0和LYTAR 2.0,通过利用溶酶体条件性降解流感病毒的病毒蛋白。LYTAR 1.0在病毒蛋白的N端或C端整合一个条件性可移除的溶酶体靶向基序。LYTAR 2.0允许将溶酶体靶向基序灵活地置于病毒蛋白的内部或末端位点。所得的靶向溶酶体的疫苗株在常规细胞中通过溶酶体介导的病毒蛋白降解而减毒,同时在生产者细胞系中维持与野生型病毒相当的复制效率。在小鼠模型中,这些候选疫苗是减毒的,诱导强烈且广泛的适应性免疫反应,并提供针对H1N1和H3N2流感病毒攻击的交叉保护。本研究建立了一个靶向溶酶体的疫苗平台,用于开发安全有效的减毒活疫苗。

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
利用宿主溶酶体降解系统靶向病毒蛋白降解,能否开发出安全有效的减毒活流感疫苗?
核心机制
通过将KFERQ样溶酶体靶向基序(LTM)插入病毒蛋白,引导病毒蛋白通过分子伴侣介导的自噬(CMA)途径递送至溶酶体降解,从而在常规细胞中减毒;在表达TEV蛋白酶(LYTAR 1.0)或LAMP2A敲除(LYTAR 2.0)的生产细胞中,LTM被移除或无需降解,病毒能高效复制。
主要证据
体外显示LTM标记的病毒蛋白(NS1-NLTM,PA-N350triLTM等)以LAMP2A依赖的方式被溶酶体降解;体内小鼠实验中,单一剂量的LYTAR疫苗诱导强烈且广泛的抗体和T细胞反应,并提供针对同源和异源流感病毒攻击的完全保护。
研究意义
该研究建立了一个靶向溶酶体的减毒活疫苗平台,可能为开发针对多种病毒的安全有效的减毒活疫苗提供通用方法。

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

设计并生成LYTAR 1.0和LYTAR 2.0病毒

通过将溶酶体靶向基序(LTM)插入病毒蛋白基因组,产生减毒的疫苗候选病毒。

使用12质粒反向遗传学系统,将编码LTM的序列融合到流感病毒蛋白的N端/内部位点。LYTAR 1.0在NS1蛋白N端插入可移除的LTM(NS1-NLTM);LYTAR 2.0在多个蛋白(PA、NP、M1、NS1)的内部位点插入LTM,并生成含有双重triLTM的病毒(LYTAR 2.0dual triLTMs)。病毒在TEVp表达细胞或LAMP2A-KO细胞中生成和扩增。

2

体外机制表征:验证溶酶体依赖性降解

验证LTM介导的病毒蛋白降解是通过溶酶体系统(CMA)发生的。

通过Western blot检测LTM标记蛋白的表达,使用溶酶体抑制剂(Baf A1, CQ)、蛋白酶体抑制剂(MG-132)和自噬抑制剂(3-MA)处理细胞。Co-IP检测病毒蛋白与HSC70的相互作用。在LAMP2A-KO细胞中检测蛋白水平恢复。免疫荧光观察蛋白与HSC70、LAMP2A的共定位。

3

体外病毒复制动力学评估

评估LYTAR疫苗病毒在生产细胞和常规细胞中的复制能力与减毒程度。

在MDCK-TEVp、常规MDCK细胞、LAMP2A-KO MDCK等细胞中感染病毒(MOI=0.001),收集不同时间点(24, 48, 72, 96小时)的上清,通过TCID50测定病毒滴度,比较减毒株与野生型病毒的复制动力学。

4

体内安全性评估

评估LYTAR疫苗病毒在小鼠体内的减毒特性。

C57BL/6J小鼠和免疫缺陷BALB/c裸鼠经鼻内接种105 TCID50的NS1-NLTM, LYTAR 2.0dual triLTMs或野生型病毒,监测14天内的体重变化、存活率和临床症状,并通过TCID50测定肺病毒滴度。

5

免疫原性评估

评估LYTAR疫苗诱导的体液、黏膜和细胞免疫反应。

C57BL/6J小鼠经鼻内免疫105 TCID50的NS1-NLTM或LYTAR 2.0dual triLTMs疫苗,对照为灭活流感疫苗(IIV)和冷适应减毒活疫苗(CAIV)。免疫后1周,通过IFN-γ ELISpot检测T细胞反应;免疫后3周,通过HI、NT、ELISA检测血清和BAL中的抗体反应(包括IgG、IgA、HA特异性、NP特异性)。

6

保护效力评估(同源和异源攻毒)

评估LYTAR疫苗对同源和异源流感病毒攻毒的保护作用。

免疫后3周,分别用同源WSN(H1N1)病毒(105 TCID50)或异源A/X-31(H3N2)病毒(103 TCID50)进行攻毒。攻毒后3天,测量肺病毒滴度;监测14天存活率和体重变化。

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
杜氏改良Eagle培养基GibcoC11995500BT
胎牛血清PANST30-3302
嘌呤霉素InvivoGenant-pr-1
无内毒素大提质粒试剂盒TianGenDP117
抗Flag抗体Beijing Ray Antibody BiotechRM1002-T
抗β-肌动蛋白抗体Proteintech GroupHRP-60008
山羊抗小鼠IgG(H+L)辣根过氧化物酶Beijing Ray Antibody BiotechRM-3001
总RNA提取试剂盒VazymeRC112-01
HiScript III逆转录预混液用于qPCRVazymeR323-01
ChamQ通用SYBR qPCR预混液VazymeQ712-02
MG-132----
3-甲基腺嘌呤----
巴弗洛霉素A1----
氯喹----
DAPI(4',6-二脒基-2-苯基吲哚)Invitrogen2086723
Alexa Fluor 488山羊抗兔IgGLife TechnologiesA11034
Alexa Fluor 555山羊抗小鼠IgGLife TechnologiesA32727
蛋白A/G琼脂糖珠7Sea BiotechP001-3
抗Flag抗体Proteintech Group20543-1-AP
抗HA抗体MBLM180-3
抗NS1抗体GeneTexGTX125990
抗PA抗体GeneTexGTX118991
抗NP抗体GeneTexGTX125989
抗M1抗体Sino Biological40010-RP01
抗LAMP2A抗体Santa Cruzsc-18822
流感病毒HA蛋白Sino Biological11692-V08H
NP蛋白Sino Biological11675-V08B
辣根过氧化物酶标记的抗小鼠IgG抗体ProteintechSA00001-1
辣根过氧化物酶标记的抗小鼠IgA抗体Abcamab97235
TMB底物溶液BeyotimeP0209
ELISA包被缓冲液SolarbioC1055
终止液SolarbioC1058
96孔ELISA板Corning3590
γ干扰素ELISpot试剂盒Mabtech3321-4AST-2
病毒抗原肽NP366-374GenScript--
受体破坏酶溶液Denka Seiken340122
细胞计数试剂盒-8BeyotimeC0037
细胞裂解液BeyotimeP0013
蛋白酶抑制剂混合物MCEHY-K0010
PVDF膜Bio-Rad1620177
脱脂奶粉YEASEN36120ES76
TBST缓冲液EpiZymePS103
免疫印迹化学发光底物Proteintech GroupPK10001
SDS上样缓冲液ACEAL014
福尔马林SolarbioG2161
抗M1抗体Sino Biological40010-RP01
抗Flag抗体MBLPM020
抗HSC70抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7298
抗LAMP2A抗体Santa Cruz Biotechnologysc-18822
聚凝胺----
Lenti-CRISPRv2载体----
TPCK处理的胰蛋白酶----
MDCK-TEVp细胞----
LAMP2A敲除MDCK细胞----

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
病毒生成
12质粒反向遗传学系统,LTM插入位点,细胞系(HEK293T-TEVp/MDCK-TEVp或LAMP2A-KO)
阅读提示:Methods: Generation of WT, LYTAR 1.0, and LYTAR 2.0 influenza viruses
体外复制动力学
MOI=0.001,细胞系(MDCK-TEVp,常规MDCK,LAMP2A-KO MDCK),时间点(24-96小时)
阅读提示:Methods: Measurement of in vitro replication kinetics curves of influenza viruses
溶酶体降解机制验证
抑制剂浓度(MG-132 10 µM, 3-MA 10 mM, Baf A1 0.4 µM, CQ 50 µM),处理时间(6小时),细胞系(HEK293T, A549)
阅读提示:Methods: Analysis of the lysosome dependence of viral protein degradation
体内安全性
小鼠品系(C57BL/6J, BALB/c裸鼠),接种途径(鼻内),剂量(105 TCID50),监测时间(14天)
阅读提示:Methods: Evaluation of in vivo safety in mice
免疫原性
免疫途径(鼻内/肌肉),剂量(105 TCID50),检测时间(1周/3周),检测方法(HI, NT, ELISA, ELISpot)
阅读提示:Methods: Evaluation of immunogenicity in mice
攻毒保护
攻毒病毒株(WSN H1N1: 105 TCID50, X-31 H3N2: 103 TCID50),攻毒途径(鼻内),免疫后攻毒时间(3周)
阅读提示:Methods: Evaluation of cross-reactive protection efficacy in mice