杆状病毒 COVID-19 Delta DNA 疫苗在 K18-ACE2 转基因小鼠中对 SARS-CoV2 变异株的交叉保护作用

Baculoviral COVID-19 Delta DNA vaccine cross-protects against SARS-CoV2 variants in K18-ACE2 transgenic mice.

作者信息Yuyeon Jang, Hansam Cho, Jungmin Chun, Kihoon Park, Aleksandra Nowakowska, Jinha Kim, Hyeondong Lee, Chanyeong Lee, Yejo Han, Hee-Jung Lee, Ha-Youn Shin, Young Bong Kim
PMID36631359
期刊Vaccine
发布时间2023-02
DOI10.1016/j.vaccine.2022.12.067

实验完整度

该研究包含体外蛋白表达检测、体内免疫原性评估、同源和异源攻毒保护实验、组织病理学、病毒载量检测及细胞免疫评估等多个独立证据层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

K18-hACE2 转基因小鼠 C57BL/6 小鼠 Vero E6 细胞 Sf9 细胞

重点核对

疫苗剂量:4 × 10^7 FFU/只(AcHERV 疫苗) 免疫方案:间隔 4 周两次肌肉注射 攻毒剂量:1 × 10^4 TCID50/只(原型、Delta、Omicron) 攻毒途径:鼻内途径 对照组:未处理对照组(NTC)

摘要

严重急性呼吸综合征冠状病毒 2(SARS-CoV2)引发全球大流行后,SARS-CoV2 疫苗被开发出来。然而,由于冠状病毒的固有特性,出现了 Delta 和 Omicron 等新变异株,这些变异株对源自武汉原始株的疫苗具有抗性。我们开发了一种 HERV 包膜的重组杆状病毒 DNA 疫苗(AcHERV-COVID19S),该疫苗递送 SARS-CoV2 刺突基因,在 K18-hACE2 转基因小鼠模型中针对同源攻击具有保护效果,但对 SARS-CoV2 Delta 变异株仅提供 50% 的存活率。因此,我们进一步开发了 AcHERV-COVID19 Delta 疫苗(AcHERV-COVID19D)。AcHERV-COVID19D 诱导的针对 Delta 变异株的中和抗体水平高于针对原始株或 Omicron 变异株的水平。另一方面,针对所有三种 SARS-CoV2 病毒的细胞免疫水平均高且相似。交叉保护实验显示,接种 AcHERV-COVID19D 的小鼠在受到 Delta 和 Omicron 变异株攻击时存活率为 100%,而对原始 SARS-CoV2 的攻击存活率为 71.4%。这些结果支持病毒载体疫苗 AcHERV-COVID19D 在预防 Omicron 和 SARS-CoV2 变异株传播方面的潜力。

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
开发针对 SARS-CoV2 Delta 变异株的杆状病毒 DNA 疫苗,并评估其对不同变异株的交叉保护能力。
核心机制
AcHERV-COVID19D 通过诱导高水平的体液免疫和细胞免疫(特别是 Th1 型免疫)提供交叉保护,其交叉保护能力可能依赖于细胞免疫。
主要证据
在 K18-ACE2 小鼠模型中,AcHERV-COVID19D 对 Delta 和 Omicron 变异株攻击提供 100% 保护,对原始株提供 71.4% 保护;ELISA 和中和实验显示针对 Delta 的中和抗体滴度最高,ELISPOT 显示针对三种变异株的 IFN-γ 分泌水平均较高。
研究意义
AcHERV-COVID19D 疫苗有潜力作为针对 SARS-CoV2 变异株(如 Omicron)的候选疫苗。

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

重组杆状病毒疫苗的构建与鉴定

构建表达 SARS-CoV2 原型和 Delta 刺突蛋白的重组杆状病毒疫苗,并验证蛋白表达。

通过 PCR 扩增 Delta S 基因片段,将 K986 和 V987 替换为脯氨酸,并将 S1/S2 切割位点突变(RRAR 至 RRAN),构建 AcHERV-COVID19D。用 Bac-to-Bac 系统产生重组杆状病毒,感染 Vero E6 细胞后通过免疫荧光和 Western blot 检测 S 蛋白表达。

2

免疫原性评估

评估疫苗诱导的体液和细胞免疫反应。

小鼠免疫两次,间隔 4 周。ELISA 检测 S 蛋白特异性 IgG 抗体,中和实验检测中和抗体滴度,ELISPOT 检测脾细胞 IFN-γ 分泌,qRT-PCR 检测细胞因子表达。

3

同源攻毒保护实验

评估 AcHERV-COVID19D 对 Delta 变异株的同源保护效果。

免疫 K18-ACE2 小鼠,攻毒 Delta 变异株,监测体重和存活率,14 天后取肺组织进行病毒载量检测和组织病理学分析。

4

交叉保护评估

评估 AcHERV-COVID19D 对原型和 Omicron 变异株的交叉保护能力。

将小鼠分组,分别用 AcHERV-COVID19D 和腺病毒载体疫苗免疫,然后分别用原型、Delta 和 Omicron 变异株攻毒,监测存活率、体重、病毒载量和组织病理学。

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
免疫接种
疫苗剂量(4×10^7 FFU/只)、免疫途径(肌肉注射)、免疫间隔(4周)、免疫次数(2次)
阅读提示:Methods 2.5 Immunization
攻毒实验
攻毒剂量(1×10^4 TCID50/只)、攻毒途径(鼻内)、攻毒时间(末次免疫后3周)、观察时间(14天)
阅读提示:Methods 2.8 SARS-CoV2 challenge
中和抗体检测
病毒用量(50 TCID50)、血清稀释系列、孵育时间(1小时)、细胞系(Vero E6)、孵育时间(3天)
阅读提示:Methods 2.7 SARS-CoV2 neutralization assay
ELISPOT 检测
刺激物(灭活 SARS-CoV2 株,7×10^5 TCID50/孔)、脾细胞来源、孵育时间(未明确说明)
阅读提示:Methods 2.12 IFN-γ ELISPOT assay
组织病理学分析
组织固定(10% 福尔马林)、切片厚度(5 μm)、染色方法(H&E、IHC)、抗体(兔抗 SARS-N,NB100-56576)
阅读提示:Methods 2.9 H&E 染色和 2.10 IHC