百亿RSV疫苗市场争夺战：冷冻电镜改写RSV疫苗研发规则

每年，全球3300万5岁以下儿童、860万65岁以上老人被同一种病毒威胁——它就是呼吸道合胞病毒（RSV），作为婴幼儿肺炎、老年人下呼吸道感染的“元凶”，仅在中国就导致350万儿童病例、220万老年病例。

基于庞大的易感人群基数与防控策略升级，WHO首份RSV免疫指南提出差异化策略，推广孕期疫苗与单剂长效单抗，因此RSV治疗市场迎来爆发式增长机遇。据预测，2032年全球RSV药物市场将冲至128亿美元（中国约15亿），而疫苗将占据半壁江山。

在庞大市场潜力的驱动下，全球制药企业和生物技术公司加快布局，逐步形成以疫苗、单克隆抗体和小分子抗病毒药物为核心的研发格局。由于技术复杂性，RSV疫苗仍处于“产品扎堆验证”与“适应症扩展”并行的早期阶段，技术路线之间的代际竞争成为行业主线。虽然已有三款RSV疫苗上市，但均仅针对60岁以上的高风险老年人群。值得关注的是，Abrysvo于2023年获FDA批准扩展适应症，覆盖孕32-36周的孕妇，实现母婴双重保护。RSV病毒易变异及不同年龄段人群免疫反应差异大的技术难题，使得现有疫苗在效力持久性和广泛适用性方面存在局限。因此，RSV新疫苗的开发前景十分广阔。

病毒学机制驱动研发创新

从病毒学角度来看，RSV表面的F蛋白和G蛋白是病毒黏附及入侵宿主细胞的关键抗原。由于G蛋白的变异频繁且不稳定，F蛋白成为疫苗和抗体研发的理想靶点。F蛋白存在两种构象：融合前（Prefusion，Pre-F）和融合后（Postfusion，Post-F）。在病毒感染过程中，处于亚稳态的Pre-F蛋白首先展示于病毒包膜表面，接触宿主细胞膜后发生结构重排，转变为高度稳定的Post-F蛋白[1]（图1A）。Pre-F构象含有6个抗原表位，而Post-F仅有4个，其中抗原表位Ⅴ和Ø尤为重要，能诱导更强的中和抗体反应。特别是位于Pre-F顶端的Site Ø活性最高[2]（图1B），而这两个关键表位在Post-F构象中消失。研究显示，使用Pre-F蛋白免疫产生的中和抗体效价比Post-F高6.9倍，显著提升对RSV感染的防护效果[3]。因此，结构稳定的Pre-F蛋白是实现高效主动免疫的关键，针对Pre-F构象的疫苗和抗体开发成为当前研究热点。

图1.RSVF蛋白的结构特征（A）在介导病毒入侵过程中，RSV F蛋白发生从Pre-F到Post-F的构象重排（改自[1]）；（B）在Pre-F向Post-F的构象转变过程中，特异性表位Ⅴ和Ø发生丢失（改自[2]）

冷冻电镜助力RSV疫苗研发

在RSV疫苗研发过程中，精准评估F蛋白是否稳定维持pre-F构象是决定疫苗有效性的核心环节。当前主流的构象表征技术包括ELISA、圆二色光谱（CD）、差示扫描荧光（DSF）及冷冻电镜（Cryo-TEM）技术，但其技术特性与可靠性存在显著差异：ELISA技术依赖抗体对特定抗原表位的识别，若样品中F蛋白呈现postfusion-like构象或表位暴露不完全，易导致假阴性结果；CD与DSF技术通过检测蛋白二级结构或热稳定性变化间接推断构象状态，但对局部构象改变或低丰度构象群体的灵敏度不足，可能造成误判。

相比之下，冷冻电镜技术凭借原子级分辨率和动态构象解析能力，成为RSV疫苗理性设计的重要工具。以辉瑞为代表的一批药企，借助冷冻电镜结构数据迅速推动了RSV疫苗研发[4]。以下是基于冷冻电镜技术的疫苗研发典型应用案例分析。

CASE1：F蛋白单颗粒构象可视化与Pre-F构象占比分析

通过冷冻电镜图像可直接观测单个F蛋白颗粒的构象状态（pre-F、postfusion-like或post-F），实现构象异质性的直观识别（图2A）。之后，对海量电镜数据进行二维分类（图2B），可依据形态特征将不同构象的颗粒聚类，通过统计pre-F构象占比，客观评估不同生产工艺的优劣与优化空间，且灵敏度更高。

图2.基于冷冻电镜进行RSV F蛋白构象分析（A）冷冻照片可以直观展示F蛋白单颗粒状态；（B）通过数据处理可以对各个构象百分比进行统计

CASE2：F蛋白三维结构验证与设计优化

冷冻电镜单颗粒三维重构技术能够精确解析F蛋白及其抗体复合物的三维结构[4][5]（图3），揭示了多项关键信息。同时，该技术揭示的疫苗抗原独特空间构型，为专利权利要求提供了坚实的技术支撑。

✔确认疫苗构建体是否稳定维持pre-F构象，确保设计突变不破坏该结构，从而保障疫苗的安全性和有效性；

✔阐明F蛋白与抗体的结合表位，评估疫苗抗原的结构完整性和功能活性，确保有效诱导中和抗体产生；

✔依据复合物结构，设计引入二硫键、填充空腔、电荷中和等修饰，增强pre-F构象稳定性，防止转变为免疫效果较差的post-F构象。

图3.RSV F蛋白结构（A）药明生物冷冻电镜平台解析的Prefusion F蛋白结构；（B）Postfusion F蛋白结构[6]；（C）Prefusion F蛋白与小分子抑制剂的复合物结构[7]；（D）Prefusion F蛋白与Fab抗体的复合物结构[4]

冷冻电镜技术外延与产业价值

冷冻电镜的应用已超越疫苗研发范畴，在RSV抗体药物与小分子抗病毒药物开发中同样发挥关键作用。在抗体药物开发方面，解析F蛋白-抗体复合物结构可精准定位表位，指导抗体人源化改造与亲和力成熟；在小分子药物设计方面，通过分析F蛋白与小分子抑制剂的相互作用模式，可进行基于结构的理性药物设计（SBDD），显著提升先导化合物优化效率。

药明生物安全性检测中心冷冻电镜平台凭借丰富经验，为多家上市药企提供RSV F蛋白相关的精准检测与结构解析服务。在RSV疫苗和抗体药物研发的关键环节，精准掌握F蛋白构象状态是确保成功的关键。基于先进冷冻电镜技术，我们推出三大核心服务，全方位助力您的创新研发升级：

✨【二维分类，精准守护pre-F构象】

快速直观分析海量颗粒形态，精准统计pre-F构象比例，助您科学评估疫苗工艺效果，优化生产流程，提升产品品质。

✨【F蛋白结构深度解析】

高分辨率揭示F蛋白三维结构，深入洞察关键构象细节，为疫苗设计打下坚实结构基础，确保抗原稳定性与高效中和免疫反应。

✨【F蛋白-抗体复合物精细解析】

精准定位抗体结合表位，解析复合物三维结构，支持抗体人源化改造与亲和力优化，推动抗体药物开发迈上新台阶。

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参考文献

[1] Battles MB, McLellan JS. Respiratory syncytial virus entry and how to block it. Nat Rev Microbiol. 2019;17(4):233-245.

[2] Peeples ME. Next-generation RSV vaccines avoid flipping out. Sci Transl Med. 2022;14(676):eade9984.

[3] Chang LA, Phung E, Crank MC, et al. A prefusion-stabilized RSV F subunit vaccine elicits B cell responses with greater breadth and potency than a postfusion F vaccine. Sci Transl Med. 2022;14(676):eade0424.

[4] Che Y, Gribenko AV, Song X, et al. Rational design of a highly immunogenic prefusion-stabilized F glycoprotein antigen for a respiratory syncytial virus vaccine. Sci Transl Med. 2023;15(693):eade6422.

[5] Bakkers MJG, Cox F, Koornneef A, et al. A foldon-free prefusion F trimer vaccine for respiratory syncytial virus to reduce off-target immune responses. Nat Microbiol. 2024;9(12):3254-3267.

[6] McLellan JS, Yang Y, Graham BS, Kwong PD. Structure of respiratory syncytial virus fusion glycoprotein in the postfusion conformation reveals preservation of neutralizing epitopes. J Virol. 2011;85(15):7788-7796.

[7] Kesteleyn B, Herschke F, Darville N, et al. Spiro-Azetidine Oxindoles as Long-Acting Injectables for Pre-Exposure Prophylaxis against Respiratory Syncytial Virus Infections. J Med Chem. 2024;67(13):10986-11002.

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