基于重组黑猩猩腺病毒载体的寨卡病毒疫苗的研究

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黄病毒属(Flavivirus)包括黄热病毒(yellow fever virus,YFV)、寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)、登革病毒(dengue virus,DENV)、西尼罗病毒(West Nile virus,WNV)和日本乙型脑炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)等病毒,黄病毒属病毒具有囊膜结构,蛋白衣壳由囊膜蛋白Envelop(E)膜蛋白Membrane(M)组成,基因组是单股正链RNA。  黄病毒中的ZIKV于2015年在巴西爆发,并迅速传播至全球84个国家和地区,在中国也出现了输入性ZIKV感染病例。ZIKV感染可能会引起格林-巴利综合征(Guillain-Barrésyndrome,GBS),但更危险的是ZIKV感染孕妇可能会导致胎儿流产或胎儿、新生儿脑部发育异常,出现小头症(Microcephaly)。2016年WHO宣布ZIKV引起的小头症成为了国际公共卫生紧急事件。此外,我们先前的研究发现ZIKV感染小鼠可以引起睾丸损伤和不育。ZIKV最主要的传播方式是蚊媒传播,也可以通过性传播、母婴传播和血液传播。到目前为止,还没有药物和疫苗可以使用,因此疫苗研发迫在眉睫。  由于黑猩猩腺病毒在人群中预存抗体率较低,已经在研究中被开发作为多种病原的疫苗载体。因此我们构建了重组7型黑猩猩腺病毒(AdC7)ZIKV疫苗,命名为AdC7-M/E,该疫苗表达ZIKV的M/E糖蛋白。  AdC7-M/E免疫的小鼠可以在一周内迅速地被诱导出高滴度的中和抗体,这对于突发传染病的应急防控十分关键。AdC7-M/E刺激小鼠产生的中和抗体可以对遗传距离较远的ZIKV病毒株起到中和作用,说明AdC7-M/E有着较广的应用范围。同时AdC7-M/E可以诱导小鼠产生强烈的靶向M蛋白和E蛋白的特异性T细胞反应,实现更全面的保护。  在Ifnar1-/-小鼠的攻毒实验中,免疫一次AdC7-M/E就可以100%的保护小鼠抵御致死剂量的ZIKV攻毒。将AdC7-M/E免疫BALB/c小鼠的血清被动免疫ZIKV的易感Ifnar1-/-小鼠,仍可以提供完全的保护,说明在AdC7-M/E诱导小鼠产生的中和抗体对于小鼠清除ZIKV起着关键作用。此外,免疫一次AdC7-M/E可以诱导小鼠产生清除性免疫避免出现病毒血症,攻毒后检测不到病毒血症,在病毒感染的靶器官也检测不到病毒的存在。进一步研究发现免疫AdC7-M/E的小鼠感染ZIKV后,睾丸大小和重量不会发生变化,组织病理染色发现睾丸内部也没有任何病变,AdC7-M/E对小鼠睾丸有很好的保护作用。这些数据表明AdC7-M/E是一个高效的ZIKV疫苗,有望在ZIKV的控制中发挥作用。  黄病毒中的WNV属于再发传染病,WNV感染人后可以进入中枢神经系统(central nervous system,CNS)并在其中复制,引起严重的脑部疾病,甚至导致死亡,幸存者也可能会留下后遗症,存在长期的神经性的损伤。WNV是蚊媒病毒,鸟类是WNV的天然宿主,WNV可以由蚊子传染给鸟类也可以传染给人。而在我国新疆地区采集的蚊虫标本中已经分离到了WNV病毒,血清学研究表明在当地发生过WNV的感染,中国多个省份有大量库蚊生存,具备WNV传播的条件。目前WNV没有特异性的治疗药物,也没有人用的疫苗,因此研发高效的WNV疫苗也刻不容缓。  鉴于我们在设计ZIKV疫苗时的经验,我们同样将WNV病毒的M/E抗原插入AdC7基因组构建重组黑猩猩腺病毒疫苗,这样的抗原设计在WNV疫苗设计中尚属首次。通过分子生物学方法我们已经得到了WNV的重组黑猩猩腺病毒疫苗基因组并在HEK293细胞中包装出了活病毒AdC7-WNV-M/E。之后我们通过Western Blot和细胞流式实验首先在细胞水平验证了AdC7-WNV-M/E可以正确的表达E蛋白,进一步的在小鼠体内验证疫苗的效果也正在进行中。  病毒感染宿主会激活宿主的免疫反应,将病毒进行清除,而病毒也会进化出各种抑制宿主免疫反应的机制,以实现免疫逃逸。黄病毒的多个非结构蛋白具有抑制宿主免疫反应的功能,如ZIKV、DENV、WNV和JEV的NS5蛋白都可以抑制Ⅰ型干扰素信号通路,来抑制宿主的免疫反应。ZIKV在伊蚊体内不会致病,感染野生型小鼠也不会引起明显的症状,但是感染人却会引起灾难性的后果,我们探究了是否存在其它ZIKV抑制宿主免疫反应的机制。  NF-κb信号通路涉及到下游超过100个基因的表达,其中大多数参与到免疫反应中。我们探究了ZIKV的各个蛋白对NF-κb信号通路的抑制效应,发现ZIKV的NS5蛋白可以在报告载体实验中抑制NF-κb通路,且抑制的效果与NS5的剂量相关。进一步实验发现在细胞中过表达P65/P50仍不能恢复NS5对NF-κb通路的抑制效应,且免疫荧光实验表明NS5蛋白主要位于细胞核内,说明NS5的作用靶点可能是阻止了P65/P50的入核或者是P65/P50下游靶点。
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