iNCOVACC

摘要：冠状病毒（COVs）已引起三次全球疫情：2003年的严重急性呼吸综合征冠状病毒1（SARS-COV-1）、2012年的中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-COV）以及2019年的SARS-COV-2，它们导致了显著的死亡率和发病率。2019年冠状病毒病（COVID-19）的影响引发了对全球大流行准备情况的严重担忧。此外，SARS-COV-2的抗原景观的变化导致了新的变种，这些变种具有增加的传播性和免疫逃逸能力。因此，开发针对当前和未来出现的COVs变种的广谱疫苗将是大流行准备中的一个重要工具。COVs内部的独特系统发育特征使生成一种能够针对整个冠状病毒科的泛COV疫苗的过程复杂化并受到限制。在这篇综述中，我们旨在提供关于COVs的特征、它们的系统发育、针对各种COVs的当前疫苗、开发广谱冠状病毒疫苗的努力以及未来的详细概述。 疫苗是安全有效的生物制剂，合成用于通过预防、限制或根除特定病原体的感染和传播，从而诱导特定的免疫反应来保护人群免受传染病的侵害。设计和开发针对传染病的有效疫苗需要对病原体有相当的知识，包括感染的性质、表型特征和与感染相关的病理学。安全性、广谱效果、易于管理、长期免疫诱导、生产成本低廉以及通过提高热稳定性实现的延长保质期是开发理想疫苗的其他至关重要的因素。COVID-19以及新变种的演变和出现所造成的医疗、社会和经济负担凸显了迫切需要下一代疫苗，这些疫苗具有更广泛的保护范围、持久性，并能阻止感染和传播。 冠状病毒属于冠状病毒科，已知能在地方性和大流行规模上引起爆发。这些病毒在基因上是多样化和独特的，这一点通过系统发育分析和它们的进化起源得到了证明。迄今为止，已确定七种人类冠状病毒（HCoVs），即HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、SARS-CoV-1、MERS-CoV和SARS-CoV-2。专注于这些病毒起源的研究显示，蝙蝠、啮齿动物和家畜是主要的宿主物种。对未来未知冠状病毒的溢出可能性以及SARS-CoV-2关注变种（VOCs）的出现和独特突变的担忧，需要产生广谱疫苗。此外，人群中的免疫力下降和突破性感染强烈主张开发具有增强免疫原性和持久性的改进疫苗。旨在预防疾病并针对原始SARS-CoV-2设计的第一代疫苗已被证明对VOCs的效果较差。例如，多项研究表明，第一代COVID-19疫苗诱导的中和抗体反应对大多数奥密克戎变种有限。人群中对SARS-CoV-2的免疫力下降需要频繁的加强剂。 疫苗设计和给药途径是在开发疫苗时需要考虑的基本方面。SARS-CoV-2疫苗设计主要关注两个抗原靶标：刺突（S）蛋白和S蛋白中的受体结合域（RBD）。两个靶标都能诱导中和抗体反应。SARS-CoV-1和SARS-CoV-2之间的S蛋白氨基酸序列相似性为76%，SARS-CoV-2和SARS相关冠状病毒（SARSr-CoVs）之间约为80%。同样，SARS-CoV-1和原始SARS-CoV-2的RBDs的氨基酸序列相似性为73.5%。因此，在设计泛CoV疫苗时，考虑来自不同CoVs的S蛋白和RBDs是明智的。 冠状病毒 - 概述 现有的COVID-19疫苗通过肌肉内（IM）给药，并提供强大的系统性抗体反应。由于CoVs是呼吸道病原体，病毒进入的主要途径是通过上呼吸道，诱导局部粘膜免疫反应可能是保护免受CoV感染和传播的有效方法。专注于粘膜疫苗的研究表明，它们能诱导粘膜、细胞和体液免疫反应。IM接种的个体仍然会发生传播，结合粘膜和IM接种途径可以减少或完全防止病毒传播。冠状病毒概述：冠状病毒是包膜的、正义单链RNA病毒，属于Nidovirales目和Coronaviridae科。Coronaviridae科进一步细分为三个亚科：Letovirinae、Pitovirinae和Orthocoronavirinae，后者是本综述的重点。Orthocoronavirinae亚科细分为四个属：Alpha、Beta、Gamma和Deltacoronavirus。SARS-CoV-1、SARS-CoV-2和MERS-CoV属于Betacoronavirus属。 病毒的一般结构是球形的，病毒外表面有冠状突起，由S蛋白形成，这些突起是病毒附着、融合并进入宿主细胞所必需的。除了S蛋白，CoVs还由其他结构蛋白组成：膜蛋白（M）、包膜蛋白（E）和核衣壳蛋白（N）。M和E蛋白在病毒组装中发挥主要作用。HCoV-OC43和HCoV-HKU1包含一个额外的结构蛋白，称为血凝素酯酶蛋白（HE）。这些蛋白与脂质双层一起，形成了围绕由N形成的螺旋衣壳的病毒包膜。CoVs的大型基因组，通常为22到36 kb，被包装在衣壳内。 冠状病毒可在动物和人类群体中引起多种疾病。动物CoVs针对各种动物，包括牛、猪、狗、猫、小鼠和鸡，并可导致胃肠炎、脑炎和支气管炎。例如，小鼠肝炎病毒（MHV）在小鼠中引起呼吸、肠道、肝脏和神经系统感染。尽管有多种动物CoVs，但我们在这篇综述中专注于HCoVs。HCoV-229E、HCoV-NL63、HCoV-OC43和HCoV-HKU1主要在免疫受损的个体中引起轻度呼吸道感染，这些感染是自限性的。然而，SARS-CoV-1、MERS-CoV和SARS-CoV-2的感染可以影响多个器官，患者可能会发展为急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、肺外表现和多器官功能障碍综合征（MODS）。 COVID-19的表现可以是无症状或有症状的，从轻度到中度到重度不等。肺部损伤与病毒复制和滴度成正比，免疫细胞浸润以及各种促炎细胞因子和趋化因子的水平升高。免疫反应，包括细胞因子风暴的诱导，可能导致严重的肺损伤和增加的死亡率。一些COVID-19幸存者有与COVID-19相关的长期健康并发症，通常被称为长期COVID。 冠状病毒的系统发育和进化 病毒基因组内的突变获取和重组是创造遗传多样性的主要驱动力，最终有助于增加病毒的生存能力、致病性、传播性和免疫逃逸。冠状病毒拥有内部校对机制：3′外切酶（SARS-CoV-2中的nsp14），这限制了冠状病毒的突变率。据估计，冠状病毒的突变率是每个碱基每个感染周期10-6，每年每个位点10-3。重组事件结合纯化选择导致新冠状病毒变种的产生。 MERS-CoV、SARS-CoV-1和SARS-CoV-2的比较基因组分析表明，SARS-CoV-2是独特的，在系统发育树上占据不同的位置。SARS-CoV-2与其他冠状病毒的全基因组序列比对显示，SARS-CoV-2与某些SARS相关冠状病毒（包括蝙蝠冠状病毒96%）和穿山甲冠状病毒（86%-92%）关系最密切。例如，SARS-CoV-2与蝙蝠冠状病毒RaTG13的全基因组序列一致性为96%，与SARS-CoV-1为79.6%，与MERS-CoV为50%。 S蛋白由三部分组成：一个大的外细胞域、一个单次跨膜锚和短的细胞内尾部。外细胞域由受体结合亚基S1和膜融合亚基S2组成。S是一个三叶草形的三聚体，有三个S1头和一个三聚体S2柄。 D614G突变是SARS-CoV-2 S蛋白中首次值得注意的替代，并迅速在全球传播。此后，包括Alpha、Beta、Gamma、Delta和Omicron在内的多个关注变种（VOCs）在全球独立出现。其中一个变种，Omicron（BA.1），于2021年11月首次在博茨瓦纳出现，与之前的VOCs在抗原上有所不同，并在短时间内成为主导。在Omicron BA.1之后，几个子变种在全球不同地区出现。重组事件导致了额外VOCs的出现。在进化过程中，Omicron谱系表现出抗原转变，导致第一代疫苗和Omicron前感染诱导的抗体中和效果较差。现在推测，SARS-CoV-2的进化正在向适应不同的组织趋向性和免疫逃逸转变。例如，Omicron BA.1已经进化出在鼻咽部高效复制的偏好，这是一个更好的进入气溶胶的优势点。这些变化可能对开发能够预防病毒感染和传播的成功疫苗产生重大影响。 冠状病毒疫苗开发：过去和现在 HCoVs在人群中已经传播了几十年，直到2020年12月，由于COVID-19大流行，才直接出现了获得许可的CoV疫苗。在大流行之前，一些针对MERS-CoV的疫苗候选物，如MVA-MERS-S、GLS-5300 DNA和ChAdOx1-MERS，在I期临床试验中进行了测试。然而，没有一种进入II期或III期试验，并被美国FDA批准用于人类。 自科学界确定使用S蛋白作为针对冠状病毒的疫苗候选物的潜力以来，已有20年。多项研究表明，S特异性抗体可以中和SARS-CoV-1或MERS-CoV并保护动物。包括全长、仅S1域或RBD的不同变化可用于开发针对SARS-CoV-2的有效疫苗。此外，已经开发了多种疫苗和疫苗递送平台，包括mRNA、DNA、蛋白质亚单位、灭活全病毒、减毒活病毒、病毒载体和脂质纳米颗粒。大多数针对SARS-CoV-2的第一代疫苗都是基于原始的武汉病毒株，并使用前融合稳定的S。S2亚基在中心螺旋（CH）和七肽重复1（HR1）之间的两个突变，K986P和V987P，稳定了前融合构象，对COVID-19疫苗的有效性至关重要。这些残基的替代最初是针对SARS-CoV-1和MERS-CoV描述的。随后的研究表明，通过替代六个脯氨酸，S可以进一步稳定，从而提高中和抗体反应和效力。 目前有11种疫苗获得批准用于人类（表1），超过50亿人至少接种了一剂疫苗。在最初的COVID-19浪潮中，多种疫苗被证明可以提供部分保护，防止感染、严重疾病和死亡。mRNA-1273和BNT162b2疫苗，这两种mRNA疫苗，在预防有症状感染和疾病严重性方面显示出超过90%的效力。AZD1222，一种复制缺陷型腺病毒疫苗，预防疾病严重性达到100%。Ad26.CO.2单剂量预防有症状感染的有效性为52.4%，疾病严重性为74.6%。包括Covaxin、Covilo和CoronaVac在内的灭活SARS-CoV-2疫苗在预防严重疾病方面，平均有效性分别为61.80%、73.78%和70.96%。VOCs的出现完全改变了这一局面。Omicron VOCs在S蛋白上至少有32个突变，可以部分逃避基于武汉株疫苗诱导的中和抗体反应。例如，2022年初出现的Omicron子变种BA.2.75，作为BA.2的后代，在S蛋白上有几种不同的突变，包括N末端域（NTD）中的五个替代，K147E、W152R、F157L、I210V和G257S，以及RBD中的四个替代，D339H、G446S、N460K和R493Q。BA.2.75对疫苗和感染诱导的血清中和活性的抵抗力比BA.2更高，抵抗力主要归因于K147E和N460K突变。类似地，Omicron基因组内的主要遗传漂移导致了2023年高度突变的变种BA.2.86的出现，并取代了流通的XBB和EG.5.1变种。BA.2.86中的S蛋白中的L455S、F456L、R346T和D339H突变导致了新变种JN1的出现，其ACE2结合减少，免疫逃逸增加。这些新变种在恢复期和接种疫苗的个体中表现出降低的中和能力。 图1 | 最大似然法系统发育树，展示了冠状病毒科（圆形树）和所有沙贝病毒亚属（矩形树）的代表性成员序列。完整基因组来自GenBank（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/），并使用MAFFT（FFT-NS-1算法）构建了比对。使用IG-TREE2软件和ModelFinder功能识别的最佳模型构建了最大似然法系统发育树，该模型具有最低的贝叶斯信息准则（BIC）。使用超快速自举近似（ufBoot，1000次重复）和SH-like近似似然比测试（SH-aLRT）评估了分支支持。树在FigTree软件中可视化，并为清晰起见进行了中点根处理。仅显示大于70%的自举值。条形图表示每个位点的核苷酸替代。 请注意，上述链接可能由于网络问题或链接本身问题而无法访问。如果您需要访问这些资源，请检查网络连接并尝试重新访问链接。如果链接无效或有其他问题，您可能需要直接访问GenBank和FigTree的官方网站以获取所需信息。 接种Omicron变种的突破性感染证实，第一代COVID-19疫苗在预防传播方面不足，需要采取替代策略。尽管突破性感染后抗体水平增加，但针对Omicron变种的中和滴度明显低于早期变种。为了对抗SARS-CoV-2的免疫印记效应，需要重复Omicron加强剂。所有这些事实都强调了迫切需要开发下一代疫苗，这些疫苗可以广泛保护免受新型变种和同一家族中多种相关病毒的侵害。 需要强调的是，尽管中和抗体反应减少，所有疫苗候选物继续保护免受这些VOCs引起的严重疾病。保护可能通过非中和抗体或诱导CD4+和CD8+ T细胞实现，这些表位不受S突变的影响。由自然感染或mRNA疫苗接种诱导的S特异性CD4+ T细胞记忆反应对不同的VOCs，包括Alpha、Beta、Gamma和Omicron保持保守。尽管由SARS-CoV-2感染或BNT162b2疫苗接种诱导的体液免疫部分逃避了Alpha和Beta VOCs，但S特异性CD4+ T细胞激活不受这些变种中的突变的显著影响。类似的研究表明，SARS-CoV-2特异性记忆CD4+和CD8+ T细胞识别不会被COVID-19恢复期患者和mRNA-1273或BNT162b2 COVID-19疫苗接种者中的VOCs，包括Alpha、Beta和Gamma破坏。在BALB/c小鼠模型中进行的研究表明，基于T细胞的SARS-CoV-2刺突蛋白疫苗可以提供显著的保护，防止SARS-CoV-2和Omicron BA.5变种感染，而不诱导任何特定的抗体。此外，CD4+或CD8+ T细胞的耗竭导致保护显著丧失，表明T细胞在限制感染中的作用。患有X连锁无丙种球蛋白血症且没有B细胞的患者可以发展为肺炎，但仍然可以从SARS-CoV-2感染中恢复。 已经开发了计算工具来预测免疫原性和保守的T细胞表位，从而增强精确选择SARS-CoV-2疫苗靶标。因此，在开发疫苗时纳入更多的T细胞表位将能够提供更广泛的保护和持久性。 冠状病毒疫苗的未来 像流行病预防创新联盟（CEPI）和国家过敏和传染病研究所（NIAID）这样的组织已经采取了提供资金支持先进疫苗开发的主动行动。这些疫苗旨在通过激发持久的广谱免疫，提供对所有当前和未来冠状病毒变种的保护。研究人员正在更新现有的疫苗或考虑一种全新的方法来实现这一目标。 由于冠状病毒的遗传变异性，如上所述，开发一种能够保护所有冠状病毒的疫苗可能很难实现，因此分层方法可能更有可能成功，从可以保护所有VOCs的COVID-19疫苗开始，到泛沙贝科病毒疫苗，到泛β冠状病毒疫苗，再到通用或泛冠状病毒疫苗。Pfizer和Moderna都开发了针对原始SARS-CoV-2和Omicron的二价疫苗。与单价增强剂相比，这些第二代疫苗在诱导针对接种过疫苗且未感染的队列中Omicron变种的中和抗体反应方面具有适度更高的或相似的有效性。然而，免疫印记和Omicron内部的抗原变异限制了对新型变种的中和抗体反应的诱导。最近对接受过一种或两种单价增强剂或mRNA二价增强剂的参与者的血清样本进行的研究表明，所有三个队列中针对BA.1、BA.5、BA.2.75.2、BQ.1.1和XBB的中和抗体反应低于原始菌株WA1。 其他团体专注于通过包括多种不同抗原来开发广泛中和沙贝科病毒疫苗。Mosaic-8b是一种展示SARS-CoV-2和七种动物沙贝科病毒的RBDs的多价刺突受体结合域纳米颗粒疫苗，被发现可以诱导广泛的中和抗体反应，并保护K18-hACE2小鼠和非人灵长类动物免受SARS-CoV-1和SARS-CoV-2的挑战，即使SARS-CoV-1没有包含在疫苗中。相比之下，只有SARS-CoV-2 RBDs的纳米颗粒只针对SARS-CoV-2挑战提供保护。与仅表达SARS-CoV-2的同型RBD纳米颗粒相比，接种mosaic-8b的免疫反应对SARS-CoV-1、SARS-CoV-2和SARS-CoV-2 VOCs产生了更强的结合和中和抗体反应。另一种多价刺突受体结合域纳米颗粒疫苗GBP511包含SARS-CoV-2、SARS-CoV-1和蝙蝠CoVs WIV1和RaTG13的RBDs。这种疫苗减少了接种小鼠肺组织中SARS-CoV-1-MA15病毒的复制。此外，在单次免疫后，它针对多种沙贝科病毒引发了广泛的中和抗体反应。同样，包含各种SARS相关CoVs的RBD、NTD和S2域的嵌合刺突mRNA疫苗可以保护老年小鼠免受SARS-CoV-1、SARS-CoV-2、SARS-CoV-2 Beta、蝙蝠CoVs RsSHC014和异源WIV-1挑战。Spike Ferritin Nanoparticle (SpFN) COVID-19疫苗由连接到多面铁蛋白纳米颗粒表面的多种CoVs的S组成，并使用含有QS-21的陆军脂质体制剂（ALFQ）作为佐剂。接种疫苗后，针对主要SARS-CoV-2 VOCs和SARS-CoV-1的广泛中和抗体反应被诱导，导致对NHPs中的原始SARS-CoV-2的保护。最后，RBD-sortase-A结合的铁蛋白纳米颗粒（RBD-scNP）疫苗保护了NHPs和小鼠免受多种CoV挑战。RBD-scNP包含带有C末端sortase A供体序列的重组SARS-CoV-2 RBD和带有N末端sortase A受体序列的自我组装幽门螺杆菌铁蛋白。 抗原设计可能在诱导广泛保护性免疫反应方面很重要。DIOSynVax正在开发一种基于所有沙贝科病毒上共同病毒结构的mRNA疫苗T2_17，减少了在一个疫苗中合成、处理和制造多个组分的需求。一种膜锚定形式（T2_17_TM）mRNA免疫原在BALB/c小鼠、豚鼠和非纯种家兔中对SARS-CoV-1、SARS-CoV-2、WIV16和RaTG13显示出免疫原性。在K18-hACE-2小鼠中进行的挑战研究表明，用AZD1222疫苗初免和用AZD1222或T2_17作为MVA载体免疫原增强后，对SARS-CoV-1、SARS-CoV-2和Delta VOC的假病毒诱导了中和抗体反应。 几项研究表明，通过鼻内（IN）给药的疫苗可以诱导与肌肉内（IM）疫苗相当的全身体液和细胞免疫，并保护动物的上呼吸道和下呼吸道免受SARS-CoV-2感染。此外，在IN挑战后观察到减少的鼻腔病毒脱落，表明粘膜疫苗可能在减少SARS-CoV-2传播方面更有效。鼻咽部的二聚体IgA比单体IgA和IgG具有更高的中和能力。最近进行的一项研究评估了通过鼻内给药sCPD9-ΔFCS（一种具有复制能力但完全减毒的病毒疫苗）的有效性，表明在接种后诱导了强烈的IgA在鼻洗液中，这些IgA中和了Omicron BA.1和BA.5，并在仓鼠模型中限制了病毒传播。 超过20种粘膜疫苗候选物正在开发和临床试验中，有两种已经获得批准用于人类。iNCOVACC（BBV154）是由Bharath Biotech开发的鼻内SARS-CoV-2疫苗，于2023年初在印度获得批准，作为18岁以上人群的增强剂量。iNCOVACC是一种重组复制缺陷腺病毒载体疫苗，编码前融合稳定的SARS-CoV-2 S，配制为鼻滴剂以允许IN给药。在表达hACE2受体的小鼠上的临床前研究表明，单剂量IN iNCOVACC在血清中诱导了高水平的中和抗体，并在血清和BAL液中诱导了抗SARS-CoV-2 IgG和IgA水平。挑战研究证实了对上呼吸道和下呼吸道中SARS-CoV-2感染的完全保护。进一步的比较临床试验数据显示，与接种许可的肌肉内疫苗Covaxin相比，接受两剂iNCOVACC IN的28天间隔的健康成年人唾液IgA水平更高。两种疫苗都对原始SARS-CoV-2和Omicron BA.5诱导了显著的血清中和抗体反应。 一种重组腺病毒5型载体COVID-19疫苗（Ad5-nCoV）已获准在中国作为主要和增强剂量使用。这种疫苗通过口腔吸入使用雾化器将疫苗作为气溶胶颗粒输送到肺部。Ad5-nCoV在临床试验中具有高度免疫原性，并在预防严重COVID-19方面有效。 通过鼻内给药的AZD1222，目前作为IM疫苗批准，可以减少病毒脱落并保护仓鼠和非人灵长类动物免受SARS-CoV-2挑战。一项调查鼻内AZD1222作为增强剂的粘膜和全身免疫反应的I期临床试验并不令人鼓舞，可能是由于参与者数量少和缺乏适当的对照组，必须进行更多的研究以得出最终结论。 两个额外的鼻疫苗候选物，NDV-HXP-S和CoviLiv，已完成I期临床试验。NDV-HXP-S是一种基于重组新城疫病毒的疫苗，表达HexaPro S，在接种后获得的血清样本中显示出比mRNA BNT162b2疫苗接种者更高的中和和结合抗体。Codagenix的CoviLiv是一种减毒活COVID-19候选疫苗，表达所有SARS-CoV-2蛋白。在未接种疫苗/未感染的志愿者中通过IN给药这种疫苗在I期临床试验中诱导了粘膜免疫。此外，接受两剂CoviLiv的参与者显示了体液和细胞免疫反应的诱导。 大多数粘膜疫苗数据来自临床前研究。与肌肉内对照组相比，使用N1-甲基伪尿苷修饰的mRNA-LNP通过鼻内接种在叙利亚仓鼠中导致SARS-CoV-2挑战后呼吸道病毒载量减少和肺部病理减少。使用鼻内三价麻疹-腮腺炎-SARS-CoV-2刺突蛋白疫苗接种IFNAR1−/−小鼠和仓鼠，诱导了强大的中和抗体反应、粘膜IgA以及系统性和肺驻留T细胞免疫反应，并对SARS-CoV-2的三种不同变种产生保护。一种替代的疫苗增强策略，即初次肌肉内接种mRNA疫苗（“prime”），随后通过鼻内给予未加佐剂的SARS-CoV-2 S（“spike”）显示在K18-hACE2小鼠中产生强大的细胞和体液粘膜免疫反应，并保护动物免受SARS-CoV-2感染。相同的策略在叙利亚仓鼠模型中减少了病毒脱落并防止了与未处理动物相比的传播。最后，MigVax-101是一种口服给药的速溶冻干片剂疫苗，旨在提供粘膜和体液免疫反应，并具有易于管理、低成本和易于储存的优势。MigVax-101是一种含有SARS-CoV-2的RBD和N蛋白的两个域以及热敏肠毒素B（LTB）作为强效粘膜佐剂的多抗原疫苗。在BALB/c小鼠和Sprague Dawley大鼠中使用MigVax-101作为同源口服疫苗三剂和异源皮下初次接种和口服增强方案的免疫研究表明，与对照动物相比，具有强大的体液、粘膜和细胞介导的免疫反应。 图2 | 不同的疫苗接种策略及由此产生的免疫反应。最左端显示了当前用于接种疫苗的各种递送系统。中间部分描绘了疫苗递送途径和设备，右侧展示了通过鼻内接种后产生的免疫途径。通过吸入器、雾化器或喷雾方法实现疫苗的鼻内递送。通过粘膜途径接种疫苗可以在上呼吸道（URT）和下呼吸道（LRT）中引发免疫反应（绿色箭头所示）。位于鼻粘膜上的微褶细胞积极地将抗原运送到位于上皮下方的树突细胞（DCs）和巨噬细胞。此外，位于固有层或散布在上皮细胞间的DCs使用延伸部分取样粘膜环境。活化的DCs和巨噬细胞迁移到区域性引流淋巴结或三级淋巴滤泡，并向T细胞和B细胞呈递抗原。产生的效应T细胞可能作为组织驻留记忆T细胞（TRM）流向呼吸道。活化的B细胞要么分化为产生低亲和力IgG或IgA的浆细胞，这些细胞流向呼吸道，要么移至生发中心，经历类别转换和体细胞超突变，并分化为长寿命的浆细胞或记忆B细胞，分泌高亲和力的免疫球蛋白。这些记忆B细胞可能流向呼吸道。在这里，IgA主要以其聚合物形式（pIgA）产生，主要是二聚体，并由多聚免疫球蛋白受体（pIgR）跨过呼吸道上皮运输。pIgR-pIgA复合物在上皮的顶端表面被切割。这样，IgA获得了部分pIgR，称为分泌组分，并作为分泌型IgA（sIgA）被释放。分泌组分增加了sIgA的稳定性。肌肉内免疫可以引发强大的系统性和LRT免疫反应（红色箭头所示）。通常，通过肌肉内途径接种疫苗后的循环IgG抗体水平比通过鼻内途径更高。NALT 鼻相关淋巴组织。使用BioRender.com创建。 请注意，BioRender.com是一个生物学和医学研究可视化工具，用于创建上述描述的科学图像。如果您需要创建类似的科学插图，可以使用该平台或类似的工具来帮助您设计和展示科学概念。 未来挑战 SARS-CoV-2的不断演变提出了几个挑战，并对当前可用疫苗针对病毒感染和传播的有效性引起了严重担忧。我们认为，对于冠状病毒以及其他呼吸道病毒，开发具有粘膜免疫激活成分的广谱疫苗将是理想的。疫苗的开发和临床测试需要解决几个挑战。例如，人类人群现在表现出广泛的异源免疫，目前尚不清楚这如何影响后续疫苗接种。此外，由于现有的免疫，第三阶段临床试验中新型疫苗的效力测试受到阻碍，因为没有安慰剂组可以比较感染率。确定保护的相关性是必要的，以确定疫苗针对SARS-CoV-2的有效性。另一个有趣的问题是，如何测试一种针对尚不可知的SARS-CoV-3的疫苗效力，这很可能完全取决于理解保护的相关性。如上所述，粘膜疫苗是一种有前途和合理的诱导呼吸道免疫的方法。然而，需要更多的研究来了解呼吸道中特定的保护相关性，因为这些目前尚不清楚。此外，由于以前与佐剂有关的问题，应额外关注粘膜疫苗候选物的安全性。成功开发粘膜疫苗的因素包括安全抗原和佐剂，哪种疫苗平台最擅长诱导粘膜保护相关性，可以使用哪些动物模型来测试效力和安全性，以及什么递送装置是最佳的。开发鼻疫苗的另一个障碍是解决鼻腔由粘液和纤毛清除疫苗的问题。粘液和纤毛作为鼻腔粘膜的保护屏障，并不利于抗原吸收。解决这个问题的一种方法是使用可以感染鼻腔上皮的类病毒颗粒和复制不活性病毒载体，或者使用可以更长时间留在鼻腔粘膜中以确保适当抗原吸收的凝胶等物质。 在这篇综述中，我们强调了针对现有和新出现的CoVs迫切需要泛CoV疫苗。开发新工具和寻找新的疫苗接种策略将是实现对现有和新出现的冠状病毒广泛保护的有效方式。多种广谱疫苗目前正在不同的开发阶段。选择疫苗递送的替代途径，以及适当的免疫原设计，是朝着开发广谱疫苗发展的关键方法。针对冠状病毒内部保守表位的疫苗可以提供更广泛的保护范围。肌肉内和鼻内疫苗接种途径的比较效力是有争议的；然而，设计和使用两种途径的疫苗是向前迈进的有效方式。结合两种途径可以理论上保护个体免受疾病严重性和病毒传播的影响。由于人群至少已经接受了一次肌肉内疫苗，潜在的鼻内增强剂以自我管理的鼻喷雾剂或吸入器的形式将是一个有趣的选择。在进入人类疫苗接种的下一步之前，还有更多需要解决的问题。COVID-19大流行展示了科学界在开发、测试和部署多个疫苗候选物方面的严谨性和潜力，在前所未有的时间内实现了疫苗历史上的里程碑。COVID-19大流行也提醒我们全球大流行准备的重要性以及投资研究和开发的必要性。尽管COVID-19不再被视为严重威胁，但开发创新的疫苗配方和递送策略，从而提高免疫原性、安全性和效力，可能对未来大流行产生重大影响。 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。

“Finally,” many of us thought when we received our first jabs to vaccinate us against COVID-19 back in 2020 and 2021. Nearly four years later, COVID is still surging, constantly mutating to create new variants that evade our immunity from prior infections and the latest vaccines. And if the immediate and long-term harm from SARS-CoV-2 (the virus that causes COVID-19 disease) wasn’t enough to worry about, the deadly H5N1 avian flu variant is circulating in the U.S. Now, a new study by researchers at Washington University in St. Louis says a different method of immunization can do more to stop the virus than vaccine injections with syringes. In their study with hamsters, vaccines that were sprayed or dropped into the nasal passages reduced the infected rodent’s respiratory viral load to help prevent secondary airborne transmission and infection of other hamsters. “To prevent transmission, you need to keep the amount of virus in the upper airways low,” senior author Jacco Boon, a professor of medicine, molecular microbiology and pathology and immunology, said in a news release . “The less virus that is there to begin with, the less likely you are to infect someone else if you cough or sneeze or even just breathe on them. This study shows that mucosal vaccines are superior to injected vaccines in terms of limiting viral replication in the upper airways and preventing spread to the next individual. In an epidemic or pandemic situation, this is the kind of vaccine you’re going to want.” Intranasal vaccine device design The researchers used a nasal COVID-19 vaccine based on Washington University technology. That drug, iNCOVACC (for intranasal covid vaccine), is the world’s first needleless, intranasal COVID vaccine. It’s approved for use in India and manufactured by Hyderabad-based Bharat Biotech International. iNCOVACC is distributed in glass vials and administered using a simple, disposable plastic piece that snaps on top. That dropper is used to deliver 0.5mL of vaccine in the patient’s nose: four drops per nostril for eight drops in total. After the patient blows their nose to clear their nasal passages, they lay back, tilt their head and receive two drops in one nostril while closing the other nostril with their finger. Then they switch nostrils for two more drops before rolling their head from side to side, and then repeating the process for four more drops. The single-use dropper is then disposed of, while the multi-dose vial containing the vaccine can be sealed with a rubber stopper and used for the next patient. When launching the vaccine in January 2023, Bharat Biotech said the it was “designed for efficient distribution and easy, pain-free administration” and specifically formulated for intranasal delivery through nasal drops. Bharat Biotech said it designed and developed the delivery system to be cost-effective in low- and middle-income countries. “Despite the lack of demand for COVID-19 vaccines, Bharat Biotech continued product development in intranasal vaccines to be well-prepared with platform technologies for future infectious diseases,” the company said. “Bharat Biotech has also initiated development of variant-specific vaccines for COVID in an attempt to be future ready.” What’s next for intranasal vaccines Washington University has licensed the intranasal vaccine technology to Malvern, Pennsylvania-based Ocugen for further development in the U.S. That drug developer said last year it planned to test both intranasal (via nasal spray) and inhalable delivery for its COVID-19 vaccine candidate, OCU500. Ocugen plans to file an investigational new drug (IND) application with the FDA for human trials not just for an inhalable OCU500, but also for an inhalable flu vaccine (OCU510) and flu/COVID combination vaccine (OCU520). Ocugen says the benefits of inhalable, noninvasive vaccines include the potential for increased compliance, calable manufacturing, storage and shipping in standard refrigeration, and the potential to develop multi-strain and variant specific versions. Previously: Researchers develop device that detects airborne COVID-19 virus — llamas and ‘wet cyclone’ tech helped