华人科学家史佩勇领衔国际团队研发寨卡减毒活疫苗取得新进展
2020-10-02
寨卡病毒(ZIKV)属于黄病毒科、黄病毒属,单股正链RNA病毒。病毒RNA由一个5′非翻译区(UTR),一个单一的基因组开放阅读框(ORF),和一个3′UTR组成;ORF编码三种结构蛋白(C-PRM / ME)和七种非结构蛋白(ns1-ns2a-ns2b-ns3-ns4a-ns4b-ns5)。ZIKV主要由埃及伊蚊传播,但也可以通过性传播,垂直传播以及输血传播。怀孕期间感染ZIKV可引起胎儿先天性异常或死亡,病毒在男性生殖系统中的持续感染构成了ZIKV性传播的风险。
美国得克萨斯大学教授史佩勇领衔的研究团队于2017年4月10日在英国《nature medicine》杂志上发表论文,建立了寨卡克隆病毒平台,利用基因工程手段对病毒进行改造,他们新开发出一种寨卡减毒活疫苗,小鼠实验显示,这种疫苗小剂量注射一次就能达到长期免疫效果。第一作者是美国德克萨斯大学医学部(UTMB)博士后单超(Chao Shan).
小鼠实验取得成功后,团队继续对这种疫苗开展灵长目动物实验,于2017年9月22日,在《Nature communications》发表了题为 “A single-dose live-attenuated vaccine prevents Zika virus pregnancy transmision and testis damage ”的研究论文,第一作者是博士后单超(Chao Shan),Barney S. Graham, Michael S. Diamond 和史佩勇(Pei-Yong Shi)为通讯作者。
文章表明,他们研发的寨卡病毒基因组非编码区(zikv-3’utr-lav)缺失减毒活疫苗可以预防小鼠以及非人灵长类动物在怀孕期间寨卡病毒的传播和病毒对小鼠睾丸的损伤。单剂量疫苗接种后,怀孕小鼠在胚胎期第6天用寨卡病毒攻毒,然后在胚胎期第13天时评估,结果显示在母体、胎盘、胎儿组织中病毒RNA水平均显著下降。用该减毒活疫苗免疫雄性小鼠可保护睾丸免受ZIKV感染、避免损伤。对恒河猴应用该疫苗进行单次免疫可引起快速而强大的抗体反应,对于寨卡病毒可以产生完全保护作用。
部份结果概览
研究者将8周龄野生型C57BL/6雌性小鼠分为两组,分别皮下接种105FFU(focus-forming units)的zikv-3′UTR -Δ10-lav(寨卡病毒RNA3’端缺失10个核苷酸,疫苗组)和PBS(对照组)。接种28天后,采血测定血清中和抗体:所有疫苗组小鼠均检测到了高滴度的中和抗体18900±5900(平均值±标准差,N=13);而对照组小鼠均未检测到中和抗体。接种疫苗35天后,免疫雌性小鼠与12周龄感染野生型C57BL / 6毒株雄性小鼠交配。在胚胎期第6天,给怀孕小鼠皮下接种105FFU非洲致病性寨卡达喀尔株4151929;然后在胚胎期第13天,检测怀孕小鼠和胚胎器官中的病毒载量。数据表明,该减毒活疫苗可以保护母体的器官免受感染,可防止怀孕早期病毒传播到胎儿,并限制病毒在胎儿中复制,起到了预防寨卡病毒在孕鼠垂直传播的作用。
研究者还检测了该减毒活疫苗在3周幼龄雄鼠和15周成年雄鼠中的免疫效果。在接种单剂量104FFU的zikv-3′UTR -Δ10-lav(疫苗组)或PBS(对照组)后,接种4天后,疫苗组小鼠检测到了病毒平均峰值达到1.2±0.34×104(N=6)的病毒血症;接种28天后,疫苗组小鼠产生的中和抗体滴度达到7700±2600(N=6)。同时,用106FFU的分离自波多黎各的一株寨卡流行株对这些小鼠进行腹腔注射攻毒试验,疫苗组小鼠中未检测到任何病毒血症,但是对照组小鼠在攻毒2天后,检测到病毒平均峰值达到7.1±5.9×106 FFU/ml(N=6)的持续病毒血症;对照组小鼠在攻毒21天后睾丸中的病毒载量达到了5.8±8.4×106 FFU/g(N=6),而在疫苗组小鼠未检测到任何病毒感染。在精子总数和活动精子总数方面,免疫组小鼠与同日龄未攻毒健康小鼠相当;而PBS组小鼠表现出来分别下降85%和90%。研究还观察到与以上结果相符,对照组小鼠的睾丸体积和重量都减少了,而疫苗组未减少。
由于候选疫苗(寨卡病毒RNA3’端缺失10个核苷酸,ZIKV-3′UTR-Δ10-LAV)在恒河猴不能引发消除性免疫,研究者还评估了的第二个候选疫苗(寨卡病毒RNA3’端缺失20个核苷酸,ZIKV-3′UTR-Δ20-LAV)。皮下接种103FFU疫苗(ZIKV-3′UTR-Δ20-LAV)后,3只恒河猴中有2只可检测到病毒血症,在免疫后10天,动物产生了中和抗体,免疫后14~21天中和抗体滴度趋于稳定(1/1000~1/10,000)。用103FFU ZIKV PRVABC59 攻毒后56天,没检测到病毒血症,也没有发现中和抗体滴度的上升。