Nat Microbiol. | 成功揭示黄热病毒17D疫苗株减毒机制-两种关键氨基酸发生突变

黄热病是一种由黄热病病毒（YFV）引发的急性传染病，病情严重时可迅速恶化为致命的内脏型疾病，死亡率高达50%。自20世纪30年代问世以来，黄热病17D疫苗以其卓越的安全性和持久的免疫保护效果，成为全球防控黄热病的中流砥柱。这款疫苗通过在实验室环境中对原始的致病性Asibi毒株进行多次传代，最终“驯化”成减毒株，既保留了激发免疫反应的能力，又消除了引发严重疾病的风险。

近日，国际知名期刊Nature Microbiology杂志上发表了一项由普林斯顿大学Alexander Ploss教授团队主导的研究，深入揭示了17D疫苗减毒的分子奥秘，这一发现不仅为我们解开了17D疫苗长期成功应用的科学密码，更为未来新型病毒疫苗的研发提供了极具价值的参考。

为了探究17D疫苗株相较于其野生型Asibi毒株为何展现出减毒特性，研究团队首先聚焦于病毒的RNA基因组。黄热病病毒的RNA基因组约11kb，编码3个结构蛋白（C、prM/M、E）和7个非结构蛋白（NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B、NS5）。通过对比17D疫苗株与Asibi毒株的序列，研究人员发现两者在多个基因座上存在差异，而这些差异集中体现在E蛋白和NS2A蛋白的编码序列上。E蛋白主导病毒与宿主细胞的结合及入侵过程，NS2A则参与病毒RNA的复制以及病毒颗粒的组装。研究团队推测，正是这些氨基酸序列的变化构成了病毒减毒的“分子开关”。

图1 展示了17D与Asibi感染后宿主细胞的基因表达差异，突出了17D感染引起的抗病毒和炎症反应的显著增强。

为了验证哪些突变真正对减毒起作用，研究人员采用了一种高度模块化、组合式的遗传学方法，设计了一系列“基因手术”。他们将17D株的突变逐一引入Asibi株，构建出重组病毒，从而能够精准评估每个突变的功能效应。在构建出重组病毒后，研究团队首先在体外实验中对这些病毒进行了功能测试。采用Vero细胞进行感染实验，观察病毒的复制动力学和感染性颗粒的产生情况。实验结果显示，携带17D株E蛋白突变的病毒在细胞内的复制效率显著低于野生型Asibi株；而带有NS2A突变的病毒在组装感染性病毒颗粒方面表现出明显的障碍，释放的感染性病毒量大幅减少。更为重要的是，当E蛋白和NS2A的突变组合在一起时，病毒的致病能力进一步被削弱，呈现出显著的减毒表型。

图2 展示了在E和NS2A蛋白中发现的导致17D病毒减毒的关键突变位置，这些突变增强了病毒的传播能力和宿主的抗病毒反应。

随后，研究团队将实验拓展至动物模型。他们选取了AG129小鼠（一种缺乏干扰素受体、对黄热病病毒高度敏感的小鼠模型），将重组病毒注射到小鼠体内，并监测小鼠的体重变化、存活率以及血清中的病毒滴度。实验结果显示，感染野生型Asibi株的小鼠迅速出现体重下降，并在几天内死亡；而感染带有E+NS2A双突变的重组病毒的小鼠几乎未表现出明显的临床症状，且血清中的病毒滴度也显著降低。这些实验结果清晰地表明，E蛋白和NS2A的突变在限制病毒体内复制和扩散方面发挥了协同作用，构成了17D疫苗减毒的核心机制。

图3 17D 的 E 和 NS2A蛋白 突变可减弱体内黄热病毒的感染

减毒疫苗的安全性不仅取决于病毒本身的特性，还与宿主的免疫反应密切相关。研究团队通过RNA测序（RNA-seq）技术，比较了17D株和Asibi株感染Vero细胞后宿主基因表达的差异。结果表明，17D株感染显著上调了抗病毒基因（如干扰素刺激基因ISG）的表达水平，而Asibi株感染则倾向于触发促炎细胞因子（如IL-6、TNF-α）的产生，可能引发过度的炎症反应。这表明17D株的突变使得病毒更容易被宿主免疫系统识别，从而激发更强劲的先天免疫防御，同时避免了破坏性的炎症风暴。

综上，本项研究 通过整合基因组分析、功能实验、RNA结构探查以及转录组分析等多种前沿技术，系统性地阐明了黄热病17D疫苗减毒的分子基础。研究表明，E蛋白和NS2A的氨基酸突变通过降低病毒复制效率、限制病毒传播以及优化宿主免疫反应，共同构筑了疫苗的安全性防线。 黄热病17D疫苗自20世纪30年代以来一直是预防黄热病的有效手段。然而，其减毒的具体机制一直未明。这项研究不仅揭示了17D疫苗减毒的遗传基础，还为未来设计更安全、更有效的减毒活疫苗提供了重要指导。