Poliomyelitis, Bulbar

灭活脊髓灰质炎病毒疫苗（Inactivated Poliovirus Vaccine, IPV）自1955年以来问世，成为第一种用于预防脊髓灰质炎的疫苗。虽然灭活脊髓灰质炎疫苗预防麻痹性脊髓灰质炎的免疫原性仍然是无可辩驳的，但与口服脊髓灰质炎疫苗（Oral Polio Vaccine, OPV）相比，其被认为缺乏诱导肠粘膜免疫的能力、高昂的成本和更高的管理复杂性，限制了其在全球根除脊髓灰质炎努力中的使用。 因此，仍然需要进一步的研究和产品开发，以确保在全球根除脊髓灰质炎的愿景，如通过病毒样颗粒(Virus-Like Particles)进行非传染性生产，诱导体液和肠道粘膜免疫的非传染性疫苗。 今天，我们一起来回顾IPV最新进展，以及VLP在脊髓灰质炎疫苗研发中的动向。 PV简介 >>> 脊髓灰质炎是由脊髓灰质炎病毒引起的一种急性传染病。临床表现主要为发热、上呼吸道症状、肢体疼痛。病毒主要侵犯人体脊髓灰质前角的灰、白质部分，对灰质造成永久性损害，出现肢体弛缓性麻痹。部分患者可发生迟缓性神经麻痹并留下瘫痪后遗症，一般多见于5岁以下小儿，故俗称“小儿麻痹症”。接种疫苗是预防控制脊髓灰质炎传播的最经济、最有效的方法。本病可防难治，一旦引起肢体麻痹易成为终生残疾，甚至危及生命。脊髓灰质炎疫苗是预防和消灭脊髓灰质炎的有效手段。 脊髓灰质炎病毒（Poliovirus Virus, PV）1909 年被首次发现，被归类为小核糖核酸病毒科的成员，并属于肠道病毒C组，是一种致残病毒。PV的直径为 25~30 nm。构成其衣壳或外层的60个衣壳中的每一个都由病毒粒子蛋白VP1、VP2、VP3和VP4组成，它们以二十面体模式组织。PV的三种血清型已被确认为1型、2型和3型。 PV基因组是一个7.4 kb的RNA分子，它有一个开放阅读框（Open-Reading Frame, ORF）和5' 和 3' 非翻译区（Untranslated Regions, UTR），每个区域的长度约为70 ~ 740 nt。ORF 编码约2200个残基的多蛋白，病毒蛋白水解活性最终转化为11个“成熟”多肽，加工的一些中间阶段充当离散的功能单元。最终的四种多肽（VP1-VP4）对应于多蛋白的N末端，是病毒衣壳的结构成分。其余的多肽直接或间接参与病毒基因组复制、多肽蛋白水解加工以及各种活动，确保有效的病毒后代产生（图1）[1-3]。 图1 PV1基因组的结构组成 PV的发病机制 >>> 唯一已知的PV自然宿主是人类。粪-口途径是疾病的传播方式。 在扁桃体和颈部淋巴结局部生长后，PV 随后扩散到淋巴结和小肠。病毒在咽部和肠道中繁殖 1~3周。通常潜伏期为 2~35天。病毒在3~ 5天后从粪便中排出，也可以从暴露患者的喉咙拭子中回收。 局部免疫反应通常可以防止病毒传播。因此，在大约 95% 的病例中，感染要么是无症状的，要么是以流感样症状为标志的。胃肠炎、呼吸道感染和流感样疾病都可能有发作。抗体可能导致病毒血症下降，或者可能通过血液转移到中枢神经系统（Central Nervous System, CNS）。病毒在症状出现前2 ~3天和症状出现后 1 周在粪便中排泄最充分。 根据已发表的研究，该病毒沿着大脑的传入神经途径传播，因为它对细胞受体CD155具有特异性亲和力，CD155促进细胞进入和附着。该病毒的细胞病变性质在很大程度上会导致破坏，如脊髓前角细胞遭受了严重的损伤，肢体麻痹由此而来。 后角细胞、丘脑运动神经元和下丘脑是病毒传播的潜在靶标。延髓型脊髓灰质炎的脑干受累可能是致命的。受损脑细胞的组织学表现显示空泡化和浸润，以及浆细胞、多形核中性粒细胞和小胶质细胞的积累。 轴突变性是由感染细胞的巨噬细胞吞噬作用引起的。肌肉萎缩广泛扩散，导致弛缓性麻痹。在严重的情况下，呼吸麻痹通常会导致死亡。 首次麻痹发作后25~30年，可能发生脊髓灰质炎后综合征（Post-Polio Syndrome, PPS）。在 PPS中观察到进行性肌萎缩，很可能是持续运动神经元变性的结果。另一种理论认为，细胞因子水平异常可能是由脑和脊髓中PV的持续存在引起的[3,4]。 图2 PV的发病机制 IPV疫苗研发进展和策略 >>> 第一种获准用于抗脊髓灰质炎病毒的疫苗是灭活脊髓灰质炎病毒疫苗（IPV），由Jonas Salk开发，并于1955年在美国获批。此后，灭活脊灰疫苗被广泛用于婴儿和儿童的常规免疫接种，以及覆盖所有年龄组的控制脊髓灰质炎的运动。 在1950 年代后期，科学家发现在瘫痪病例中接种疫苗的控制手段会出现反弹现象。随后， OPV于1961年开始在美国获得许可，并取代 IPV 成为预防脊髓灰质炎的首选疫苗，它低成本、方便使用且具备诱导黏膜免疫的能力。 2005年，单价口服脊髓灰质炎病毒疫苗1型（mOPV1）和3型（mOPV3）获得许可，后续在此基础上衍生的三价口服脊髓灰质炎病毒（Trivalent OPV, tOPV）在全球广泛使用。 尽管口服脊髓灰质炎疫苗产生了巨大的影响，但众所周知，由于口服脊髓灰质炎疫苗具备遗传不稳定性的严重不足。目前IPV与OPV均在“服役”。 表1展示了符合世卫的资格预审，可供联合国采购的IPV厂家，其中中国有北京生物制品研究所于中国科兴公司在列[1]。 图3全球使用IPV的分布图（小剂量IPV，fIPV） 表1 符合世卫的资格预审的IPV信息情况 PV VLP研究进展 >>> PV VLP项目于2010年由世卫组织与英国利兹大学领导启动。VLP颗粒与病毒非常相似，同时它们不含任何病毒遗传物质（PV的RNA信息），因此具有不具备传染性。天然PV衣壳蛋白在缺乏RNA的情况下不会形成稳定的颗粒，因此PV VLP需要转基因衣壳蛋白以及添加稳定元素。 脊髓灰质炎病毒P1衣壳蛋白前体和3CD蛋白酶在不同系统中的共表达已被证明可有效产生可诱导保护性抗体反应的VLP。目前，用明矾作为佐剂的 PV VLP临床前免疫原性研究结果，已经成为在Wistar大鼠中显示出比IPV相似或更好的免疫原性。 出于成本考量，世卫组织将PV VLP的表达平台重点放在酵母菌和杆状病毒上，这两种表达系统最有可能以低成本生产疫苗。 根据Johanna Marsian等人在Nature Communications上的成果，该团队在植物中也产生了免疫有效且非传染性的PV VLP，有可能成为针对脊髓灰质炎的替代疫苗。根据其冷冻电镜分析表明，PV3 SktSC8 sVLP的原子结构与天然野生 PV非常相似（图4）。 在植物中产生免疫有效但非传染性的PV VLP，有可能成为针对脊髓灰质炎的替代疫苗。此外实验结果显示，证明了PV3 SktSC8的稳定突变在植物中通过表达修饰衣壳前体和病毒蛋白酶产生sVLPs时是有效的[5,6]。 图4 PV3 sVLPs的结构鉴定结果 PV VLP的目标产品概况与IPV的目标产品概况非常相似，要求将PV VLP作为单价以及六价疫苗等多价疫苗。VLPs的开发仍在继续，目前正处于临床开发的第一阶段。PV VLP疫苗接种可以诱导高滴度的中和抗体，并能有效保护动物或人类免受PV感染。 结语 自1988年以来，已经在降低PV发病率和传播方面取得了重大进展。然而，世界上某些地区传播病灶的持续存在以及实施大规模免疫规划的困难性，致使彻底根除PV的目标仍然难以实现。 三种血清型的野生脊灰病毒中有两种已被核证为根除，但1型野生脊灰病毒在一些国家，特别是阿富汗和巴基斯坦的传播仍然活跃。在口服脊髓灰质炎疫苗的使用推动下，一些国家也发生了疫苗衍生脊灰病毒的暴发。这突出表明需要制定新的战略，例如创新监测和开发新的PV VLP疫苗，以支持根除目标。 参考文献 [1] Sutter, R.W.; Eisenhawer, M.; Molodecky, N.A.; Verma, H.; Okayasu, H. Inactivated Poliovirus Vaccine: Recent Developments and the Tortuous Path to Global Acceptance. Pathogens 2024, 13, 224. [2] Quarleri J. Poliomyelitis is a current challenge: long-term sequelae and circulating vaccine-derived poliovirus. Geroscience. 2023 Apr;45(2):707-717.  [3] Mbani, C.J.; Nekoua, M.P.; Moukassa, D.; Hober, D. The Fight against Poliovirus Is Not Over. Microorganisms 2023, 11, 1323.  [4] Connor RI, Brickley EB, Wieland-Alter WF, Ackerman ME, Weiner JA, Modlin JF, Bandyopadhyay AS, Wright PF. Mucosal immunity to poliovirus. Mucosal Immunol. 2022 Jan;15(1):1-9.  [5] Marsian J, Fox H, Bahar MW, Kotecha A, Fry EE, Stuart DI, Macadam AJ, Rowlands DJ, Lomonossoff GP. Plant-made polio type 3 stabilized VLPs-a candidate synthetic polio vaccine. Nat Commun. 2017 Aug 15;8(1):245. [6] Fox H, Knowlson S, Minor PD, Macadam AJ. Genetically Thermo-Stabilised, Immunogenic Poliovirus Empty Capsids; a Strategy for Non-replicating Vaccines. PLoS Pathog. 2017 Jan 19;13(1):e1006117. 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。