新型 AAV 疫苗平台：开启下一代疫苗研发新征程

摘要：在疫苗研发领域，科学家们一直致力于探索更高效、更灵活的技术平台。近期，一项发表在《 Molecular Therapy Methods & Clinical Development》上的研究带来了突破性进展 —— 研究团队成功开发出一种基于腺相关病毒（AAV）的新型疫苗平台。他们通过改造 AAV 的衣壳蛋白，将新冠病毒的受体结合域（RBD）嵌入其中，构建出具有病毒模拟特性的疫苗载体。 该平台不仅能引发强烈且特异的体液免疫和细胞免疫应答，还克服了 mRNA 疫苗储存运输不便等痛点，为那些传统免疫方法效果不佳的疾病提供了新的疫苗研发思路。

一、疫苗研发的新挑战与 AAV 载体的跨界尝试

在传染病防控中，疫苗无疑是最有效的医疗手段。但传统疫苗以及近年来快速发展的 mRNA 疫苗都存在各自的短板：减毒或灭活疫苗研发周期长，mRNA 疫苗则对储存温度要求苛刻，且脂质纳米颗粒配方的耐受性有待提升。这些问题促使科学家们将目光投向了早已在基因治疗领域大放异彩的腺相关病毒（AAV）。

AAV 是一种小型无包膜病毒，其基因组仅约 4.7kb，包含 Rep 和 Cap 两个核心基因。其中，Cap 基因编码的 VP1、VP2、VP3 三种结构蛋白能组装成直径约 25nm 的二十面体衣壳。这种病毒具有免疫原性低、安全性高的特点，目前已有多款基于 AAV 的基因治疗产品获批上市。

此前，AAV 已被尝试用于疫苗研发，但多作为载体表达免疫原性抗原。而本次研究则另辟蹊径，直接对 AAV 的衣壳进行工程改造，让其成为呈现大型免疫原序列的 “支架”，这一跨界创新为疫苗研发开辟了全新路径。

二、病毒 “变身” 记：AAV 衣壳的精准改造

研究团队以新冠病毒为模型病原体，因为其受体结合域（RBD）具有高度免疫原性，绝大多数中和抗体都针对这一区域。他们将 200 个左右氨基酸组成的新冠病毒 RBD 序列，插入到 AAV2 和 AAV9 衣壳表面暴露的可变环区域，成功构建出 AAV2.RBD 和 AAV9.RBD 两种衣壳变体。

通过 AlphaFold2 进行的计算机模拟显示，改造后的 AAV 衣壳仍保持着典型的二十面体结构，且 RBD 序列在衣壳表面呈现 60 次，能充分与免疫系统接触。为了优化免疫效果，团队还构建了不同版本的变体：AAV2.RBDv2 增加了含免疫原性 T 细胞表位的序列，AAV9.RBDv1 则验证了不同血清型 AAV 的改造可行性。

图1 工程化 AAV.RBD 衣壳的预测结构 三、功能验证：改造后的 AAV 载体表现如何？ （一）载体生产与稳定性测试

研究团队成功制备了含基因组的 AAV.RBD 载体和无基因组的类病毒颗粒（VLPs）。通过 AAVx 亲和层析纯化发现，这些改造后的载体仍保留了 AAV 的特性，但其基因组滴度比野生型 AAV 低 2-3 个数量级，这可能与插入序列影响基因组包装效率有关。

热稳定性测试显示，AAV2.RBDv2 的熔解温度为 63℃，虽略低于野生型 AAV 的 68.3℃，但仍处于无包膜病毒的正常稳定范围，为后续储存运输提供了基础。

图2 AAV.RBD 的 AAVx 亲和层析与滴度分析 （二）靶向感染能力验证

新冠病毒通过 RBD 结合人体 ACE2 受体进入细胞。研究发现，AAV.RBD 载体在过表达 ACE2 的 HEK293T 细胞中，转导效率显著高于普通 HEK293T 细胞，且在高感染复数下能达到野生型 AAV 的转导水平。这一结果证实，改造后衣壳上的 RBD 序列具有功能活性，能特异性结合 ACE2 受体，赋予了 AAV 载体类似新冠病毒的感染特性。

图3 AAV2 野生型（WT）和 AAV2.RBDv2 的转导特性 四、免疫效果大考：体液与细胞免疫双丰收 （一）引发强烈的体液免疫应答

研究团队给兔子皮下注射 AAV.RBD 类病毒颗粒后，检测发现所有三种 AAV.RBD 变体都能诱导产生高滴度的 RBD 特异性 IgG 抗体，而野生型 AAV 则无此效果。进一步分析显示，IgG 抗体在首次加强免疫后就达到较高水平，IgM 抗体则随加强免疫持续升高。

中和试验表明，免疫兔子的血清能有效抑制 AAV.RBD 载体对细胞的转导，其半数抑制浓度（IC₅₀）显著低于对野生型 AAV 的抑制效果，证明血清中存在大量针对 RBD 的中和抗体。更重要的是，接种过 mRNA 疫苗的人类血浆也能有效中和 AAV.RBD 载体，证实改造后的 AAV 衣壳呈现的 RBD 表位与天然新冠病毒的 RBD 表位具有免疫交叉反应性。

图4 AAV.RBD 类病毒颗粒免疫兔子的效果评估

图5 人类抗 SARS-CoV 抗体对 AAV.RBD 变体的亲和性与中和能力 （二）激活全面的细胞免疫应答

在人类外周血单核细胞（PBMC）实验中，AAV.RBD 载体能诱导产生多种细胞因子和趋化因子，包括 Th1 型细胞因子干扰素 -γ（IFN-γ）、抗炎细胞因子 IL-10 以及炎症因子 IL-6 等，表明其能同时激活先天免疫和适应性免疫。

淋巴细胞增殖实验显示，AAV.RBD 能显著促进 B 细胞、CD4⁺T 细胞、CD8⁺T 细胞以及 CD56dim 自然杀伤细胞的增殖，且在二次免疫后增殖效果更明显。对有新冠感染史和接种史的捐赠者 PBMC 的研究发现，AAV.RBD 能特异性激活针对新冠病毒 RBD 的记忆 T 细胞，这些 T 细胞以 CD4⁺为主，同时包含 CD8⁺亚群，且具有中央记忆和效应记忆表型，无明显耗竭特征，为长期免疫保护提供了可能。

图6 人类外周血单核细胞（PBMC）对 AAV2 野生型（WT）和 AAV.RBD 变体的体外细胞因子应答

图7 AAV2 野生型（WT）和 AAV.RBD 变体诱导的活化外周血单核细胞（PBMC）群体增殖

图8 AAV2.RBDv2 刺激后针对 SARS-CoV-2 的记忆特异性 T 细胞应答 五、未来展望：潜力无限的下一代疫苗平台

这款新型 AAV 疫苗平台的优势十分突出：首先，其能呈现大型免疫原序列，引发强烈且特异的免疫应答；其次，AAV 载体稳定性较好，有望克服 mRNA 疫苗储存运输的难题；最后，该平台具有通用性，可针对不同病原体的免疫原序列进行改造，应用前景广泛。

当然，该技术目前仍有需要优化的地方，比如基因组包装效率较低的问题。研究团队提出，未来可通过构建嵌合衣壳等方式提升生产滴度。随着技术的不断完善，这一平台有望在那些传统疫苗难以攻克的感染性疾病中发挥重要作用，为全球公共卫生安全提供新的技术支撑。