PRRSV GP4亚单位疫苗联合腺病毒异源初免-加强免疫策略在小鼠中诱导显著免疫应答

PRRSV GP4 subunit vaccine combined with adenovirus heterologous prime-boost immunization strategy induced a significant immune response in mice.

作者信息Honghuan Li, Wenxiang Zhang, Wenxing Wang, Yanjie Qiao, Mingguo Xu, Ziwei Liu, Xiaoxiao Gu, Aodi Wu, Zhongchen Ma, Chuangfu Chen, Wei Zhang
PMID40426193
发布时间2025-05-28
DOI10.1186/s12917-025-04842-5

实验完整度

包含抗原结构预测、体外蛋白表达纯化、重组腺病毒构建及小鼠免疫实验,涵盖体液和细胞免疫评价等至少两个独立证据层级。

主要模型

BALB/c小鼠(4-6周龄雌性) 293AD细胞 Marc-145细胞 PRRSV XJSW-2021株

重点核对

免疫分组:6组,每组10只小鼠 免疫途径:初次免疫皮下注射,加强免疫肌肉注射 免疫剂量:文中未明确说明各疫苗的具体剂量 中和抗体滴度测定时间:免疫后第28天和42天

摘要

背景 猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)持续对全球养猪业造成广泛感染。目前,多种PRRSV候选疫苗处于临床前或临床试验阶段,每种疫苗各有优缺点。糖蛋白4(GP4)富含表位,能诱导机体产生中和抗体,在引发宿主免疫应答中发挥重要作用,是PRRSV疫苗开发的关键靶点。本研究通过原核和真核系统表达GP4,开发了一种结合亚单位疫苗和腺病毒载体疫苗的新型候选疫苗免疫策略。 结果 本研究对两种表达模式下的PRRSV GP4抗原结构进行了预测分析,结果显示具有良好的抗原性。成功构建了PRRSV GP4亚单位疫苗和基于腺病毒载体的疫苗。在小鼠模型免疫实验中,实施了异源初免-加强免疫策略:初次免疫使用GP4亚单位疫苗,加强免疫使用腺病毒载体疫苗。安全性评估显示,所有候选疫苗组均表现出良好的安全性。通过间接酶联免疫吸附试验和中和抗体检测,联合免疫组小鼠产生了更高水平的PRRSV特异性抗体,其中和抗体滴度显著高于单独免疫组。IgG亚型分析表明,蛋白组偏向Th2型免疫应答,而腺病毒组偏向Th1型免疫应答。联合免疫组血清中细胞因子IL-4、IFN-γ和TNF-α的分泌水平显著高于单独免疫组。此外,细胞免疫应答测试结果显示,联合免疫组显著增强了脾淋巴细胞增殖能力、IFN-γ分泌水平和细胞因子转录水平。这些发现表明,本研究开发的PRRSV GP4亚单位疫苗与腺病毒疫苗联合的异源初免-加强免疫策略成功诱导了小鼠强烈的体液和细胞免疫应答。 结论 本研究成功构建了PRRSV GP4亚单位和腺病毒载体疫苗,并通过异源初免-加强免疫策略在小鼠模型中诱导了高水平的PRRSV特异性中和抗体和细胞免疫应答。这些结果支持PRRSV疫苗的临床开发,为养猪业PRRSV防控策略带来了新的希望。

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
开发一种结合PRRSV GP4亚单位疫苗与腺病毒载体疫苗的异源初免-加强免疫策略,并评估其在小鼠中诱导的免疫应答。
核心机制
异源初免-加强策略联合亚单位疫苗和腺病毒载体疫苗,通过激活体液和细胞免疫应答,特别是诱导Th1型免疫反应和中和抗体产生。
主要证据
小鼠模型中的免疫实验显示,联合免疫组产生了更高的PRRSV特异性抗体和中和抗体滴度,增强了脾淋巴细胞增殖和IFN-γ分泌,且细胞因子IL-4、IFN-γ和TNF-α水平显著升高。
研究意义
该研究为PRRSV疫苗的临床开发提供了支持,并为猪业PRRSV防控策略带来新希望。

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

抗原结构预测

评估Pro-GP4和Ad5-GP4疫苗候选物的抗原结构特征。

使用多种生物信息学工具(如SOPMA、PSIPRED、Robetta、ProSA、PROCHECK、HDOCK)对两种表达系统的GP4蛋白进行二级、三级结构预测和受体结合分析。

2

GP4亚单位疫苗的构建与纯化

获取重组GP4蛋白用于免疫实验。

将密码子优化的GP4基因克隆至pSumo-Mut载体,转化大肠杆菌ArcticExpress(DE3),经IPTG诱导表达,Ni-NTA亲和纯化,SDS-PAGE及Western blot验证。

3

重组腺病毒疫苗的构建与鉴定

获取表达GP4的重组腺病毒载体。

将密码子优化的GP4基因克隆至pAdTrack-CMV,与pAdeasy-1在大肠杆菌BJ5183中同源重组,PacI酶切鉴定,转染293AD细胞包装,荧光及Western blot验证。

4

小鼠免疫及安全性评价

评估疫苗组合的安全性和免疫原性。

4-6周龄雌性BALB/c小鼠随机分6组,进行初免和加强免疫,监测体重和不良反应。

5

体液免疫应答检测

评估疫苗诱导的抗体应答。

收集小鼠血清,通过间接ELISA检测GP4特异性IgG及其亚型(IgG1、IgG2a),并通过中和试验测定中和抗体滴度。

6

细胞免疫应答检测

评估疫苗诱导的细胞免疫应答。

分离脾淋巴细胞,进行淋巴细胞增殖实验(CCK-8法)和IFN-γ ELISpot检测。

7

细胞因子检测

分析血清和淋巴细胞中细胞因子的转录及分泌水平。

提取脾淋巴细胞RNA,RT-qPCR检测IL-4、IFN-γ、TNF-α mRNA水平;ELISA检测血清中细胞因子含量。

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
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Biosharp--
Ni-NTA树脂GenScript--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher--
小鼠抗His标签单克隆一抗Proteintech--
山羊抗小鼠IgG-HRP(H+L)二抗Proteintech--
山羊抗猪IgG-HRP(H+L)二抗Proteintech--
HRP标记的抗小鼠IgG抗体Proteintech--
TMB底物Solarbio--
酶标仪Tecan--
ELISpot Plus板Mabtech--
IL-4 ELISA试剂盒Lunchangshuo--
TNF-α ELISA试剂盒Lunchangshuo--
IFN-γ ELISA试剂盒Elabscience--
总RNA提取试剂盒TransGen--

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
抗原结构预测
GP4序列中信号肽的去除与否,以及使用的预测工具及参数
阅读提示:Methods部分'Bioinformatic prediction'
GP4亚单位疫苗构建与纯化
密码子优化序列、诱导条件(IPTG浓度、温度、时间)、纯化方法
阅读提示:Methods部分'Prokaryotic expression and protein purification'
重组腺病毒构建
穿梭质粒和骨架质粒、同源重组菌株、转染细胞系及观察时间
阅读提示:Methods部分'Expression and characterization of the recombinant adenovirus'
小鼠免疫实验
小鼠品系、周龄、性别、随机分组及每组数量、免疫剂量和途径、初免加强时间间隔
阅读提示:Methods部分'Immunization protocol for mouse animals'及图3A
体液免疫检测
ELISA包被抗原浓度、血清稀释倍数、孵育时间和温度、中和试验细胞系和病毒株、观察时间
阅读提示:Methods部分'ELISA'和'Neutralization assay'
细胞免疫检测
淋巴细胞分离方法、刺激物及浓度、培养时间、ELISpot板规格和读数方法、增殖试验检测方法
阅读提示:Methods部分'Isolation of the lymphocytes'、'ELISpot'和'Lymphocyte proliferation assay'
细胞因子检测
脾细胞刺激条件、RNA提取及反转录方法、引物序列、PCR条件、血清采集时间
阅读提示:Methods部分'Transcriptional levels of cytokines in lymphocytes'和'Quantification of cytokines in the serum'