Nat Commun | 单剂量circRNA疫苗有效预防ZIKV病毒感染

近日， 中国科学院广州生物医药与健康研究院冯立强研究员、巫林平研究员和陈凌教授在《Nature Communications》期刊上发表论文“A single-dose circular RNA vaccine prevents Zika virus infection without enhancing dengue severity in mice”的研究论文 。该研究开发了针对ZIKV病毒的环状RNA（circRNA）疫苗 ，单剂量优化后的circRNA疫苗在小鼠体内具有有效且持久的保护作用，且不会诱导明显的DENV ADE，为开发黄病毒疫苗奠定了基础。

寨卡病毒（ZIKV）与登革热病毒（DENV）在地理分布上有重叠，且两者都属于黄病毒科。ZIKV感染与严重的神经系统疾病有关，包括吉兰-巴雷综合征和新生儿小头症。

抗体依赖性增强（ADE）是寨卡病毒（ZIKV）疫苗开发的一个潜在问题。交叉反应而中和性差的抗体通常靶向病毒膜前或包膜(E)蛋白，这可潜在增强登革热病毒（DENV）感染。虽然E结构域III （EDIII）含有寨卡病毒特异性表位，但其免疫原性较差。由于ZIKV和DENV之间的交叉反应性，ZIKV疫苗的开发需要特别注意避免增强DENV感染的ADE效应。

为绕开ADE，该研究采用寨卡病毒包膜蛋白结构域III（EDIII）作为抗原。EDIII是病毒与宿主细胞受体结合的关键部位，含有主要的中和抗体表位，在寨卡病毒与登革病毒间差异较大，有潜力诱导特异性中和抗体反应，减少登革交叉抗体的产生。此外，为提升保护效果，该研究引入另一保护性抗原—非结构蛋白NS1，该抗原是病毒复制过程中的重要蛋白。

研究人员设计了编码ZIKV包膜蛋白域III与人IgG1 Fc片段融合蛋白（EDIII-Fc）和非结构蛋白1（NS1）的circRNA。结果显示，EDIII-Fc circRNA比EDIII-Fd（三聚体形式）和单体EDIII circRNA表现出更好的免疫原性，诱导了更强的生发中心反应和更高水平的中和抗体（图1）。这一发现强调了抗原结构在疫苗设计中的重要性。

图1 EDIII, EDIII-Fc和EDIII-Fd circRNA的免疫原性

为提高疫苗保护作用，研究合成NS1 circRNA，并将等量EDIII-Fc和NS1的circRNA组合成两种不同的配方：EN（LNP）是LNP分别包封两种circRNA；EN（RNA）是LNP包封EDIII-Fc和NS1 circRNA的预混合物。将circRNA疫苗分别肌肉注射到C57BL/6小鼠体内，结果发现两种配方的EDIII-Fc和NS1 circRNA的组合疫苗，与单独circRNA相比，都可更好地保护新生儿免受寨卡病毒引起的症状和脑损伤。

图2 EDIII-Fc和NS1 circRNA联合单剂量免疫在ZIKV感染新生小鼠模型中的免疫原性和保护作用

基于EDIII-Fc和NS1的circRNA疫苗策略能够有效地保护小鼠免受ZIKV感染，并且不会引起DENV的ADE效应。这项研究不仅提供了一种新的疫苗设计策略，还提供疫苗策略的安全性和有效性的一系列验证方案，并且强调了在疫苗开发中需考虑ADE效应，这对于避免疫苗接种后可能引起的疾病加重风险至关重要。

广州健康院博士研究生刘兴龙、助理研究员李正锋、硕士研究生李晓霞为该论文的共同第一作者；广州健康院冯立强研究员、巫林平研究员，广州实验室陈凌研究员为共同通讯作者。广州健康院王建华研究员、瞿林兵副研究员，广州医科大学附属市八医院李锋研究员、庾蕾研究员，中山大学李义平教授等提供了重要实验材料及宝贵建议。广州健康院实验动物中心和分析测试中心为该研究提供了重要支撑。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省自然科学基金等支持。

原文 链接： https://www.nature.com/articles/s41467-024-53242-0

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本期编辑：可爱晨