導(dǎo)讀
寨卡病毒（Zika virus，ZIKV）于1947年首次在烏干達(dá)恒河猴中發(fā)現(xiàn)，屬于黃病毒科黃病毒屬，為單股正鏈RNA病毒，主要通過(guò)蚊媒傳播。近年來(lái)，ZIKV在南美、東南亞等地區(qū)爆發(fā)流行，已造成數(shù)百萬(wàn)人感染，尤其是ZIKV感染導(dǎo)致的新生兒小頭畸形和格林-巴利綜合征，已成為全球公共衛(wèi)生的新挑戰(zhàn)，但目前尚無(wú)批準(zhǔn)使用的預(yù)防疫苗。
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近日，美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)大學(xué)、德克薩斯州立大學(xué)等科學(xué)家聯(lián)合攻關(guān)，以減毒重組水皰性口炎病毒（rVSV）為載體，研發(fā)了一種表達(dá)ZIKV prM-E-NS1多蛋白的病毒載體疫苗，單針免疫便可誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生ZIKV特異性體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答，并能有效對(duì)抗ZIKV的攻擊。相關(guān)研究以“A Zika virus vaccine expressingpremembrane-envelope-NS1 polyprotein.”為題，發(fā)表于2018年8月3日最新一期的國(guó)際期刊Nature Communication。
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Science Daily 發(fā)布題為“新型疫苗對(duì)寨卡病毒具有強(qiáng)大的抵抗”（Novel vaccine approach proves powerful against Zikavirus）的新聞評(píng)論，稱頌其為“一種獨(dú)特的針對(duì)寨卡疫苗設(shè)計(jì)”（A uniquely designed experimental vaccineagainst Zika virus has proven powerful in mice, new research has found）。
?Fig .Validation the safety and immunogenicity of rVSV-prM-E-NS1 in A129 mice
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研究背景
寨卡病毒（Zika virus，ZIKV）于1947年首次在烏干達(dá)恒河猴中發(fā)現(xiàn)，屬于黃病毒科黃病毒屬，為單股正鏈RNA病毒，主要通過(guò)蚊媒傳播。近年來(lái)，ZIKV在南美、東南亞等地區(qū)爆發(fā)流行，已造成數(shù)百萬(wàn)人感染，尤其是ZIKV感染導(dǎo)致的新生兒小頭畸形和格林-巴利綜合征，已成為全球公共衛(wèi)生的新挑戰(zhàn)，但目前尚無(wú)批準(zhǔn)使用的預(yù)防疫苗。
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最近報(bào)道了幾種ZIKV候選疫苗，包括核酸（DNA和mRNA）、滅活病毒、亞基、VLP、病毒載體疫苗（包括腺病毒和痘病毒）和減毒活疫苗。這些候選疫苗在嚙齒動(dòng)物和/或非人類(lèi)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物模型中引發(fā)了不同程度的體液和細(xì)胞免疫和保護(hù)。在這些候選疫苗中，DNA疫苗、亞單位疫苗和滅活疫苗已經(jīng)開(kāi)始用于臨床試驗(yàn)。盡管這些候選疫苗很有希望，但還需要探索其他新的、高效的ZIKV疫苗。
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目前寨卡病毒亞基疫苗的研發(fā)主要集中在前體膜蛋白（pre-membrane， prM）和包膜蛋白（envelope， E）為抗原靶標(biāo)，但對(duì)非結(jié)構(gòu)蛋白1（non-structual protein 1，NS1）在寨卡病毒特異性免疫應(yīng)答和保護(hù)中的作用知之甚少。
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結(jié)果速覽
1、為了比較不同抗原的免疫原性，作者構(gòu)建了表達(dá)ZIKV不同抗原的13個(gè)重組rVZV病毒。設(shè)計(jì)的抗原結(jié)構(gòu)包括全長(zhǎng)E蛋白，刪除跨膜區(qū)的E蛋白，prM-E結(jié)構(gòu)、信號(hào)肽的增減、以及包括同時(shí)表達(dá)prM-E-NS1多蛋白的抗原的結(jié)構(gòu)，并對(duì)這些重組病毒的蝕斑形成大小、生長(zhǎng)特性、目的蛋白表達(dá)水平、表達(dá)產(chǎn)物的電鏡分析、小鼠中誘發(fā)的抗體水平等特點(diǎn)進(jìn)行了鑒定。結(jié)果顯示，prM-E-NS1的rVZV病毒載體中的prM、E、NS1蛋白均能在細(xì)胞中進(jìn)行有效表達(dá)，電鏡下觀察到表達(dá)產(chǎn)物形成的VLP顆粒，重組疫苗在小鼠中毒力減弱、具有良好的安全性，單針免疫后1-2周就可引發(fā)高水平的血清抗體反應(yīng)（Fig1）
Fig. 1 Recombinant rVSV expressing ZIKV antigens are immunogenic in mice.
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2.為了進(jìn)一步提高疫苗的安全性，研究者對(duì)rVZV進(jìn)行了定點(diǎn)突變的減毒改造，并對(duì)獲得減毒后的重組載體病毒疫苗rVSV-G1670A-E, rVSV-G1670A-E, rVSV-G1670A-prM-E和rVSV-G1670A-prM-E-NS1與野生型病毒rVZV和母本病毒rVSV-G1670A進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，基于突變載體MTase-defective rVSV (mtdVSV)的疫苗具有高度的減毒性和良好的免疫原性（Fig2）。
Fig. 2 ZIKV antigen expression and antibody response by MTase-defective rVSV (mtdVSV) vector.
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3.進(jìn)一步的細(xì)胞免疫檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，共表達(dá)NS1的重組mtdVSV在BALB/c 小鼠中可誘發(fā)ZIKV特異性T細(xì)胞免疫反應(yīng)。prM、E、NS1共表達(dá)誘導(dǎo)的Th2和Th17細(xì)胞因子反應(yīng)與prM-E相比水平顯著升高（Fig 3）。
Fig. 3 MTase-defective rVSV (mtdVSV)-based vaccine induces ZIKV-specific T helper cell responses.
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4. 為了評(píng)估疫苗的免疫保護(hù)效果，作者以質(zhì)粒DNA疫苗pCI-prM-E（2針免疫）為對(duì)照，對(duì)mtdVSV疫苗在BALB/c小鼠中的免疫效果進(jìn)行了評(píng)估。單針免疫106 PFU的重組病毒疫苗，并以106的寨卡病毒柬埔寨株（FSS13025）進(jìn)行攻擊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于mtdvsvv的疫苗可有效保護(hù)BALB/c小鼠免受病毒血癥（Fig4）。
Fig. 4 MTase-defective rVSV (mtdVSV)-based vaccine protects BALB/c mice from viremia
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5. 為了進(jìn)一步評(píng)估疫苗的免疫保護(hù)效果，作者以質(zhì)粒DNA疫苗pCI-prM-E、pCI-NS1為對(duì)照，對(duì)突變載體疫苗VSV-G1670A-prM-E-NS1、rVSV-G1670A-prM-E、rVSV-prM-E-NS1在I型干擾素缺失的A129小鼠中進(jìn)行評(píng)估。單針免疫105PFU的重組病毒疫苗，并以106的寨卡病毒柬埔寨株（FSS13025）進(jìn)行攻擊。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于mtdvv的疫苗在A129小鼠中可誘導(dǎo)ZIKV特異性體液免疫反應(yīng),并提供完全的保護(hù)（Fig5，7）。此外，對(duì)單獨(dú)NS1在免疫反應(yīng)和免疫保護(hù)中的作用探討結(jié)果表明，雖然NS1不能誘導(dǎo)中和抗體，但能夠?qū)π∈蟮腪IKV感染提供部分保護(hù)（Fig6，7）。對(duì)rVSV-prM-E-NS1 在 A129小鼠中免疫保護(hù)效果研究表明，該疫苗不僅具有良好的減毒性，還能完全保護(hù)小鼠免受ZIKV的攻擊（Fig8）。
Fig. 5 MTase-defective rVSV (mtdVSV)-based vaccine induces high levels of ZIKV-specific antibody in A129 mice.
Fig. 6 NS1 alone provides partial protection against ZIKV challenge
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Fig. 7 MTase-defective rVSV (mtdVSV)-based vaccine protects A129 mice from viremia and prevents ZIKV replication in vivo.
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Fig. 8 Validation the safety and immunogenicity of rVSV-prM-E-NS1 in A129 mice.
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結(jié)語(yǔ)
綜上，研究者研發(fā)了一種新型的基于mtdvv的病毒載體疫苗，該疫苗共表達(dá)寨卡病毒的prM、E、NS1蛋白，該疫苗一針免疫便能在免疫力健全和免疫力缺陷的小鼠模型中均顯示出良好的安全性和有效性。
在已有寨卡疫苗靶抗原中增加NS1蛋白，進(jìn)行多蛋白共表達(dá)，這是寨卡疫苗的一種創(chuàng)新方法，本研究同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了對(duì)于ZIKV NS1蛋白在免疫應(yīng)答和免疫保護(hù)中的作用。為進(jìn)一步探討該疫苗在人體的免疫效果奠定了基礎(chǔ)。
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ABSTRACT ?
Current efforts to develop Zika virus (ZIKV) subunit vaccines have been focused on pre-membrane (prM) and envelope (E) proteins, but the role of NS1 in ZIKV-specific immune response and protection is poorly understood. Here, wedevelop an attenuated recombinant vesicular stomatitis virus (rVSV)-based vaccine expressing ZIKV prM-E-NS1 as a polyprotein. This vectored vaccine candidate is attenuated in mice, where a single immunization induces ZIKV-specific antibody and T cell immune responses that provide protectionagainst ZIKV challenge. Co-expression of prM, E, and NS1 induces significantly higher levels of Th2 and Th17 cytokine responses than prM-E. In addition, NS1 alone is capable of conferring partial protection against ZIKV infection inmice even though it does not induce neutralizing antibodies. These results demonstrate that attenuated rVSV co-expressing prM, E, and NS1 is a promising vaccine candidate for protection against ZIKV infection and highlights an important role for NS1 in ZIKV-specific cellular immune responses.
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參考文獻(xiàn)：
1. LiA, Yu J, Lu M, Ma Y, Attia Z, Shan C, Xue M, Liang X, Craig K, Makadiya N, HeJJ, Jennings R, Shi PY, Peeples ME, Liu SL, Boyaka PN, Li J. AZika virus vaccine expressing premembrane-envelope-NS1 polyprotein. NatCommun. 2018 Aug 3;9(1):3067.
doi:10.1038/s41467-018-05276-4.
內(nèi)容來(lái)源：病毒學(xué)界
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