華人科學(xué)家史佩勇領(lǐng)銜國(guó)際團(tuán)隊(duì)研發(fā)寨卡減毒活疫苗取得新進(jìn)展
2020-10-02
寨卡病毒(ZIKV)屬于黃病毒科、黃病毒屬,單股正鏈RNA病毒。病毒RNA由一個(gè)5′非翻譯區(qū)(UTR),一個(gè)單一的基因組開放閱讀框(ORF),和一個(gè)3′UTR組成;ORF編碼三種結(jié)構(gòu)蛋白(C-PRM / ME)和七種非結(jié)構(gòu)蛋白(ns1-ns2a-ns2b-ns3-ns4a-ns4b-ns5)。ZIKV主要由埃及伊蚊傳播,但也可以通過(guò)性傳播,垂直傳播以及輸血傳播。懷孕期間感染ZIKV可引起胎兒先天性異常或死亡,病毒在男性生殖系統(tǒng)中的持續(xù)感染構(gòu)成了ZIKV性傳播的風(fēng)險(xiǎn)。
美國(guó)得克薩斯大學(xué)教授史佩勇領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)于2017年4月10日在英國(guó)《nature medicine》雜志上發(fā)表論文,建立了寨卡克隆病毒平臺(tái),利用基因工程手段對(duì)病毒進(jìn)行改造,他們新開發(fā)出一種寨卡減毒活疫苗,小鼠實(shí)驗(yàn)顯示,這種疫苗小劑量注射一次就能達(dá)到長(zhǎng)期免疫效果。第一作者是美國(guó)德克薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)部(UTMB)博士后單超(Chao Shan).
小鼠實(shí)驗(yàn)取得成功后,團(tuán)隊(duì)繼續(xù)對(duì)這種疫苗開展靈長(zhǎng)目動(dòng)物實(shí)驗(yàn),于2017年9月22日,在《Nature communications》發(fā)表了題為 “A single-dose live-attenuated vaccine prevents Zika virus pregnancy transmision and testis damage ”的研究論文,第一作者是博士后單超(Chao Shan),Barney S. Graham, Michael S. Diamond 和史佩勇(Pei-Yong Shi)為通訊作者。
文章表明,他們研發(fā)的寨卡病毒基因組非編碼區(qū)(zikv-3’utr-lav)缺失減毒活疫苗可以預(yù)防小鼠以及非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物在懷孕期間寨卡病毒的傳播和病毒對(duì)小鼠睪丸的損傷。單劑量疫苗接種后,懷孕小鼠在胚胎期第6天用寨卡病毒攻毒,然后在胚胎期第13天時(shí)評(píng)估,結(jié)果顯示在母體、胎盤、胎兒組織中病毒RNA水平均顯著下降。用該減毒活疫苗免疫雄性小鼠可保護(hù)睪丸免受ZIKV感染、避免損傷。對(duì)恒河猴應(yīng)用該疫苗進(jìn)行單次免疫可引起快速而強(qiáng)大的抗體反應(yīng),對(duì)于寨卡病毒可以產(chǎn)生完全保護(hù)作用。
部份結(jié)果概覽
研究者將8周齡野生型C57BL/6雌性小鼠分為兩組,分別皮下接種105FFU(focus-forming units)的zikv-3′UTR -Δ10-lav(寨卡病毒RNA3’端缺失10個(gè)核苷酸,疫苗組)和PBS(對(duì)照組)。接種28天后,采血測(cè)定血清中和抗體:所有疫苗組小鼠均檢測(cè)到了高滴度的中和抗體18900±5900(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,N=13);而對(duì)照組小鼠均未檢測(cè)到中和抗體。接種疫苗35天后,免疫雌性小鼠與12周齡感染野生型C57BL / 6毒株雄性小鼠交配。在胚胎期第6天,給懷孕小鼠皮下接種105FFU非洲致病性寨卡達(dá)喀爾株4151929;然后在胚胎期第13天,檢測(cè)懷孕小鼠和胚胎器官中的病毒載量。數(shù)據(jù)表明,該減毒活疫苗可以保護(hù)母體的器官免受感染,可防止懷孕早期病毒傳播到胎兒,并限制病毒在胎兒中復(fù)制,起到了預(yù)防寨卡病毒在孕鼠垂直傳播的作用。
研究者還檢測(cè)了該減毒活疫苗在3周幼齡雄鼠和15周成年雄鼠中的免疫效果。在接種單劑量104FFU的zikv-3′UTR -Δ10-lav(疫苗組)或PBS(對(duì)照組)后,接種4天后,疫苗組小鼠檢測(cè)到了病毒平均峰值達(dá)到1.2±0.34×104(N=6)的病毒血癥;接種28天后,疫苗組小鼠產(chǎn)生的中和抗體滴度達(dá)到7700±2600(N=6)。同時(shí),用106FFU的分離自波多黎各的一株寨卡流行株對(duì)這些小鼠進(jìn)行腹腔注射攻毒試驗(yàn),疫苗組小鼠中未檢測(cè)到任何病毒血癥,但是對(duì)照組小鼠在攻毒2天后,檢測(cè)到病毒平均峰值達(dá)到7.1±5.9×106 FFU/ml(N=6)的持續(xù)病毒血癥;對(duì)照組小鼠在攻毒21天后睪丸中的病毒載量達(dá)到了5.8±8.4×106 FFU/g(N=6),而在疫苗組小鼠未檢測(cè)到任何病毒感染。在精子總數(shù)和活動(dòng)精子總數(shù)方面,免疫組小鼠與同日齡未攻毒健康小鼠相當(dāng);而PBS組小鼠表現(xiàn)出來(lái)分別下降85%和90%。研究還觀察到與以上結(jié)果相符,對(duì)照組小鼠的睪丸體積和重量都減少了,而疫苗組未減少。
由于候選疫苗(寨卡病毒RNA3’端缺失10個(gè)核苷酸,ZIKV-3′UTR-Δ10-LAV)在恒河猴不能引發(fā)消除性免疫,研究者還評(píng)估了的第二個(gè)候選疫苗(寨卡病毒RNA3’端缺失20個(gè)核苷酸,ZIKV-3′UTR-Δ20-LAV)。皮下接種103FFU疫苗(ZIKV-3′UTR-Δ20-LAV)后,3只恒河猴中有2只可檢測(cè)到病毒血癥,在免疫后10天,動(dòng)物產(chǎn)生了中和抗體,免疫后14~21天中和抗體滴度趨于穩(wěn)定(1/1000~1/10,000)。用103FFU ZIKV PRVABC59 攻毒后56天,沒(méi)檢測(cè)到病毒血癥,也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)中和抗體滴度的上升。