摘要:诺如病毒作为全球非细菌性肠胃炎的主要元凶,凭借高传染性、基因组多样性以及不同基因型间缺乏交叉免疫的特点,让多价疫苗的研发成为迫切需求。近期,科研团队以高减毒的 VG9 痘苗病毒为载体,成功构建了针对 GII.4 和 GII.17 两种关键基因型的双价诺如病毒疫苗(VG9-NOR)。实验证实,该疫苗不仅保留了良好的复制能力和安全性,还能有效诱导小鼠产生高水平的体液免疫和细胞免疫反应。这一研究为多价诺如病毒疫苗的开发提供了极具潜力的新方向,有望破解诺如防控的难题。
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一、诺如病毒:难缠的 “肠胃健康杀手”
说起诺如病毒,大家可能都不陌生。这种最早在 1972 年美国急性肠胃炎爆发中被发现的病毒,凭借极强的传染性长期肆虐全球。它主要通过粪 - 口途径传播,甚至接触呕吐患者产生的气溶胶都可能被感染,一旦在学校、养老院等人员密集场所爆发,很容易造成大规模感染。
诺如病毒家族十分庞大,目前已发现 10 个基因组,其中 5 种会感染人类,而GII.4 型绝对是 “头号通缉犯”—— 它占所有诺如病例的 70%-80%,且不断变异,始终是全球爆发的主导菌株。更棘手的是,另一种流行的GII.17 型与 GII.4 型之间完全没有交叉免疫性,感染过其中一种后,仍有可能被另一种感染。这也意味着,单一基因型的疫苗远远无法满足防控需求,研发能覆盖多种流行株的多价疫苗迫在眉睫。
从病毒结构来看,诺如病毒的VP1 蛋白是疫苗研发的核心靶点。这种主要衣壳蛋白能自行组装成病毒样颗粒,是激发机体免疫反应的关键。此前,科研人员尝试过多种表达系统和载体开发诺如疫苗,但要么效果不佳,要么因各种问题终止试验,全球范围内至今仍无获批的诺如疫苗。
二、疫苗研发新思路:VG9 痘苗病毒当 “基因运输车”
面对诺如疫苗研发的困境,科研团队将目光投向了痘苗病毒载体。这种载体有着突出的优势:基因承载能力极强,最大可插入 25kb 的基因片段,而且基因组稳定性高,几乎没有整合到宿主基因组的风险,还能有效诱导黏膜免疫,这些特点让它成为多价疫苗的理想载体。
此次选用的VG9 减毒痘苗病毒株,是由天坛痘苗病毒经三轮空斑纯化得到的。它不仅毒性低、安全性好,还能持续高效表达插入的外源基因,完美解决了普通载体可能存在的免疫原性不足或毒性过高的问题。
疫苗的构建过程充满了巧思:科研人员将 GII.4 型和 GII.17 型诺如病毒的 VP1 基因,分别置于 ELO160 和 PE/L 两种启动子的控制下,为了避免表达干扰,特意将两个启动子设计成 “头对头” 的排列方式。同时,他们还加入了带有荧光标记的筛选片段,通过多轮空斑纯化获得重组病毒后,再利用 Cre 重组酶敲除荧光标记,最终得到了纯净的 VG9-NOR 双价疫苗。
通过 PCR 验证和 Western blot 分析,科研人员确认 GII.4 和 GII.17 的 VP1 基因成功插入载体,并且能在细胞中正常表达出目标蛋白(见图 1)。这意味着这款双价疫苗的 “基础构建” 已经成功完成。
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三、层层严苛测试:疫苗的稳定性与安全性过关
一款疫苗能否走向应用,稳定性和安全性是第一道 “门槛”。科研团队对 VG9-NOR 进行了全方位的严苛测试。
在稳定性方面,他们将疫苗在 Vero、BHK-21 和 HeLa 三种细胞中培养,发现其复制能力与原始 VG9 菌株不相上下(见图 2A)。在鸡胚绒毛尿囊膜实验中,VG9-NOR 诱导形成的痘斑,在大小、形态和数量上与 VG9 菌株也没有明显差异(见图 2B)。更重要的是,经过连续 6 代的传代培养,两种 VP1 蛋白仍能稳定表达,没有出现基因丢失或突变的情况(见图 2C、D),这为疫苗的规模化生产和长期储存提供了保障。
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安全性测试同样让人放心。在小鼠实验中,通过肌肉注射和鼻内接种两种方式免疫后,对小鼠的心、肝、脾、肺、肾和大脑进行病理分析,仅发现轻微的淋巴细胞浸润,没有出现明显的组织损伤。在兔子皮肤致病性实验中,VG9-NOR 诱导的痘斑大小与 VG9 菌株相近,但低剂量组的痘斑消退速度更快,说明其皮肤毒性更低。此外,免疫后的小鼠体重没有出现显著变化,进一步证实了疫苗对机体的整体健康影响极小(见图 3)。这些结果表明,VG9-NOR 继承了 VG9 菌株的高安全性,副作用风险较低。
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四、免疫效果大揭秘:体液与细胞免疫双管齐下
疫苗的核心价值在于激发有效的免疫反应,VG9-NOR 在这方面的表现十分亮眼。科研团队给 BALB/c 小鼠分别进行了肌肉注射和鼻内接种,设置了高、低两个剂量组,并在首次免疫 14 天后进行加强免疫。
在体液免疫方面,免疫后的小鼠血清中检测到了高水平的IgG 和 IgA 结合抗体。其中,高剂量鼻内接种组的抗体滴度最高,而且加强免疫后,抗体水平进一步提升(见图 4B、C)。更关键的是,疫苗还诱导产生了HGBA 阻断抗体—— 这种抗体能阻止诺如病毒与宿主细胞表面的组织血型抗原结合,是预防感染的关键防线,鼻内接种方式在这一指标上表现最佳(见图 4D)。
对于诺如病毒这种经消化道传播的病毒,黏膜免疫至关重要。实验发现,高剂量鼻内接种组的小鼠,粪便中 GII.17 特异性 IgA 抗体的阳性率达到了 100%,肌肉注射组在加强免疫后阳性率也从 40% 提升到 60%(见图 4E)。这意味着疫苗能有效激发肠道黏膜免疫,在病毒入侵的 “第一道防线” 建立保护。
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除了体液免疫,细胞免疫在清除病毒感染中也扮演着重要角色。研究发现,VG9-NOR 能诱导小鼠产生Th1 介导的细胞免疫反应,刺激 CD4+ T 细胞分泌 IL-2 和 TNF-α 等关键细胞因子,其中针对 GII.17 型的细胞免疫反应尤为显著(见图 5)。这种细胞免疫与体液免疫协同作用,能为机体提供更全面的保护。
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五、未来展望与待解难题
尽管 VG9-NOR 双价疫苗在实验室阶段取得了不错的成绩,但科研团队也清醒地认识到研究的局限性。首先,目前的实验仅在小鼠模型中开展,尚未采用更接近人类的非人灵长类动物模型进行验证,这可能影响对疫苗实际保护效果的精准评估。其次,VG9 菌株在兔子皮肤实验中仍会诱导痘斑形成,未来需要在非人灵长类动物中进行更深入的安全性测试,才能推进到人体临床试验。此外,本次研究仅探索了肌肉注射和鼻内接种两种方式,口服、皮下接种等可能激发更强黏膜免疫的途径,还有待进一步研究。
不过,这些局限也为后续研究指明了方向。科研团队计划先利用人类肠道类器官模型评估疫苗诱导的中和抗体效果,再对表现优异的候选疫苗进行非人灵长类动物实验,这种分阶段的评估策略既能精准筛选有效疫苗,又能减少资源浪费和伦理争议。
总的来说,VG9-NOR 双价诺如病毒疫苗的成功构建,为应对诺如病毒的全球流行提供了新的解决方案。随着研究的不断深入,相信这款以痘苗病毒为载体的多价疫苗,未来有望成为防控诺如病毒感染的重要工具,守护更多人的肠胃健康。
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