疫苗前沿 | mRNA疫苗效力评估：细胞试验替代动物试验的可行性

导读：效力是疫苗开发以及临床药品（DP）批次放行和稳定性测试的关键质量属性。动物研究能够提供有关疫苗效力的决定性见解。然而，动物研究成本高昂、耗时、劳动强度大，最重要的是涉及伦理争议。因此，有必要探索替代的体外效价测定方法。

2025年3月美国默克（默沙东）分析开发团队发表了一种基于细胞试验评估mRNA疫苗相对效力的方法：Cell-Based Relative Potency of a Respiratory Syncytial Virus mRNA Vaccine Correlates with In Vivo Immunogenicity。研究人员以默沙东与Moderna联合开发的第一代RSV mRNA疫苗 V171为实验样品，通过 ELISA 和中和试验检测小鼠免疫反应、同时通过体外试验检测细胞相对效力，并分析二者的相关性。结果显示，基于细胞试验的相对效力与小鼠第二次给药后的中和活性显著相关，表明基于细胞的效力测定可替代动物研究。

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研究背景

新冠疫情中，mRNA疫苗以“闪电速度”证明了其技术优势。默沙东与Moderna合作开发的RSV mRNA疫苗V171，通过脂质纳米颗粒（LNP）递送编码RSV融合蛋白（F蛋白）的mRNA，诱导强力免疫反应。但如何快速评估其效力成为新难题。

传统疫苗效力的检测依赖动物实验，但存在三大痛点：

1)伦理争议：需牺牲大量动物；

2)耗时耗资：单次实验超7~8周，单个实验成本高达数万美元；

3)结果波动大：动物个体差异易导致数据变异度高。

基于以上缺点以及“3R原则”（替代、减少、改进），监管机构鼓励效价测定的替代方法。

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研究方法与结果

2.1 小鼠免疫原性

V171 由 Moderna 生产，将编码 RSV F 蛋白 DS-Cav1 的 mRNA 与四种脂质混合制成脂质纳米颗粒，再经多步处理得到疫苗成品（DP）。

小鼠免疫：选用 5-6 周龄雌性 BALB/c 小鼠，分为 8 个给药组（0.125-12μg mRNA/剂量），每组 10 只，于第 0 天和第 21 天肌肉注射免疫，第 14 天和第 35 天采集血样。

ELISA 测定：用 RSV F 蛋白 LZF60 包被 96 孔板，对第14天血清样本进行稀释、孵育、洗涤、检测，测定总抗 RSV F 蛋白抗体滴度。结果显示，部分测试品未达到最大反应，通过计算血清阳性反应小鼠数量确定 ED50，各批次 ED50 在 0.47-1.41μg mRNA/剂。

中和试验：利用 RSV A2-EGFP 病毒，将处理后的小鼠血清（第35天）与病毒混合，感染 HEP-2 细胞，通过荧光读数计算中和活性。血清样本经中和试验，计算抑制率确定阳性反应小鼠数量，得出各批次 ED50 在 0.26-1.03μg mRNA/剂。

2.2 细胞相对效力

将mRNA测试样品与参考标准品（梯度稀释）转染至Hep G2细胞，单抗3D10标记F蛋白后经荧光二抗显色，以检测转染细胞百分比并计算相对效力：

细胞相对效力（RP%）=（待测品EC50/标准品EC50）×100%。

结果显示，6个批次mRNA疫苗的相对效力为54.9%-106.8%，相对标准偏差（RSD）＜25%，重复性较好。

2.3 细胞效力与小鼠免疫原性的相关性

最后利用统计学方法，用Pearson检验分析细胞效力（ln(RP)）与动物ED50（ln(ED50)）的关系。

分析结果显示，第一剂ELISA ED50 与第二剂中和 ED50 相关性系数为 0.77（p = 0.07），趋势正相关但不显著；第一剂ELISA ED50 与细胞相对效力相关性系数为 0.41（p = 0.42），不显著；第二剂中和数据与细胞相对效力相关性系数为-0.82（p = 0.047），呈显著负相关。

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结语

基于细胞的相对效力测定具有周转时间短、变异性低的优势，能避免牺牲动物。这项研究证明了细胞相对效力测定可预测mRNA疫苗在小鼠模型中的免疫反应，因此可作为小鼠免疫原性的替代方法，可应用于疫苗的工艺开发与优化、产品放行和稳定性测试。

参考文献

[1] Feller K, Nawar H, Song L, Abrams A, Shang L, Gruber A, Yun T, Li HH. Cell-Based Relative Potency of a Respiratory Syncytial Virus mRNA Vaccine Correlates with In Vivo Immunogenicity. Vaccines (Basel). 2025 Mar 19;13(3):326. doi: 10.3390/vaccines13030326.

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撰写| RNA星球

校稿| Gddra编审| Hide / Blue sea

编辑 设计| Alice