HSV-2编码蛋白ICP35在病毒免疫逃逸策略中的功能分析及其在疫苗研发中的应用研究

来源 :北京协和医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gmwzg
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单纯疱疹病毒Ⅱ型(HSV-2)作为临床接触性生殖器疱疹及口腔疱疹性疾病的主要病原,能够在多个年龄段人群中引起具有较大传播范围的感染,因而在全球范围内均导致了对人类生活质量产生严重影响的公共卫生问题及公众对其广泛的关注。这一病原与其同一家族亚型成员单纯疱疹病毒Ⅰ型(HSV-1)相似,能够以其复杂的基因转录调控机理和多种编码蛋白对感染机体天然免疫获得性免疫系统的综合作用,导致机体免疫系统在感染及疫苗免疫过程中形成的特异性抗病毒免疫无法有效清除病毒及防止病毒的再感染。这一基于临床病理及免疫学观察结果—包括HSV-2感染病人的恢复期血清及疫苗免疫个体的血清样本中使用经典方法所检测到的抗病毒抗体以及仍然反复出现的再感染—提出了一个重要的HSV-2感染生物学问题:为什么在通常病毒感染及疫苗应用评价中的血清抗体尤其是中和抗体不能反映机体针对这个病原的免疫保护能力?为探索这一问题,我们的研究基于HSV-2感染临床确诊病人的恢复期血清对HSV-2感染过程中表达的大多数蛋白(包括结构蛋白和功能蛋白)的免疫学识别作用特征,分析了在2D蛋白电泳及免疫印迹方法中的抗原—抗体反应。结果提示了能够与恢复期血清抗体产生优势抗原—抗体反应的病毒蛋白并非执行病毒结合受体的膜蛋白,而是几种核衣壳支架蛋白,其中能够表现最为显著抗原—抗体反应的是ICP35蛋白,该蛋白由UL26.5基因编码。在以往的研究中被认为涉及了病毒核衣壳入核的分子生物学过程,但其在成熟的病毒颗粒中不存在。这一现象和实验结果表明,以ICP35蛋白为代表的部分病毒编码蛋白在某种意义上不仅执行病毒增殖过程中的某些结构功能,同时亦做为病毒干预及逃逸免疫系统策略中的重要分子,事实上执行了一种病毒对免疫系统的诱饵功能,其以在增殖过程中的大量表达及其抗原结构特征,能够对免疫系统形成优势的抗原刺激效应。我们的实验表明,在其做为一种抗原应用时,可以引起强烈的机体免疫反应和特异性的CTL反应,这一过程可以转移免疫反应对病毒的其它重要抗原的识别和作用的强度,并使得以其它免疫逃逸方式存留于机体的病毒尤其是进入神经系统的病毒获得更大的存活空间及机会,同时也减弱了免疫系统在机体面临病毒再感染时的保护力。这样一种策略对病毒而言是其与人类共同进化的生存优势,同时亦成为我们研究HSV-2治疗与预防手段的重要问题。在此生物学现象的基础上,我们可以探索利用这一病毒蛋白的免疫原性优势及其在细胞内高表达的优势,为疫苗研究的生物学技术提供新的思路。在新冠疫情的防控工作中,mRNA疫苗做为一种以体内表达抗原的核酸形式的新型疫苗技术受到了广泛的关注,而mRNA疫苗的设计技术策略亦成为众多研究团队的重点关注对象。基于mRNA疫苗的原理,如何构建一个能够在体内高效表达相关抗原的编码基因具有重要的技术意义。因此,这一类技术已成为国外研究公司的专利高地。我们在本研究的第二部分中进一步基于对HSV-2病毒编码ICP35蛋白免疫学特性的详细分析,利用该蛋白编码基因的特点,设计了一个mRNA疫苗的表达策略,其利用ICP35的免疫原性优势,经过密码子优化,构建了 ICP35编码—狂犬病毒G蛋白编码基因的mRNA表达质粒。该表达质粒未使用经典的5’-UTR-目标基因-3’-UTR-PolyA尾的方式,而是形成m7G-ul26.5-G gene-Poly A尾的模式。在此基础上,我们设计了一套LNP体系,在基于相应的质量检测参数的检测后,通过细胞转染确认了该LNP体系的转染效率,并进一步构建了 mRNA-LNP体系,通过动物学试验,观察到该mRNA疫苗-LNP剂型可以有效刺激机体产生如狂犬病毒G蛋白抗体,其抗体效价GMT为694.5IU/ml。重要的是,该免疫小鼠在使用常规的脑部注射方式的攻毒试验中表现了有效的免疫保护性。迄今为止,狂犬病毒的mRNA疫苗已经有了较多研究,包括人体临床试验,但其如何提高其免疫原性和免疫保护性始终是该mRNA疫苗的难点。尽管我们的工作尚处于动物试验阶段,但已有的资料不仅提示了狂犬mRNA疫苗的可能前景,更重要的是提示了一种新的mRNA的设计策略,这种策略可以基于更广泛的病毒抗原免疫学特征基础研究工作,开拓我们在mRNA疫苗研发的技术思路。
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