A029(Lanzhou University)

看猴痘 mRNA 疫苗的研发，感觉大家是蹦着蹭热度去的，奈何猴痘病毒掀起的风浪太小，鱼卖不上价，只能扔太阳下晒晒干。科学家第一次从猴子身上分离到猴痘病毒（Mpox virus,MPXV）的时间是 1958 年，第一次发现猴痘病毒感染者的时间是 20 世纪七十年代。感染了猴痘病毒，你会出现头疼、发热、无力、肌肉疼痛、淋巴结肿大以及皮疹等症状，大概会持续 2-4 周，其致死率最近在 3-6%。在很长的一段时间里，猴痘病毒人传人的能力是有限的，记录在册的猴痘病毒感染者主要集中非地区，一直没有外扩。让人神经绷紧的是，自 2022 年 5 月以来，猴痘病毒感染的流行规模和地理范围不断扩大。到 2023 年 1 月份，猴痘感染者人数已经超过 8300 例，包括 75 例死亡人数，分布在 110 个国家。鉴于被新冠疫情支配的恐惧，WHO 未雨绸缪，赶紧把猴痘疫情也列为国际关注的突发性公共卫生事件，省得大家指责它应对危机迟钝。要想应对可能失控的猴痘疫情，那就得提前把疫苗整好。说起来，FDA 很早就批准了两款预防猴痘病毒感染的疫苗:一种称为 JYNNEOS，是一种基于修饰的牛痘病毒的有活性的非复制疫苗（MVAC），于 2019 年获批上市；一种称为 ACAM2000，是一种传统的减毒活疫苗，于 2007 年获批上市。不过，这两种疫苗经常会引起一些不良反应，而且，有研究发现 JYNNEOS 触发的靶向猴痘病毒的中和性抗体水平很低。见识到新冠 mRNA 疫苗的优势和火热，自然会让人迫不及待地投入到猴痘 mRNA 疫苗的研发中，抢摘第一个苹果。我们先得了解一下猴痘病毒，才能谈谈其疫苗的开发。猴痘病毒，祖上是痘病毒科的正痘病毒属，跟牛痘、天花以及兔痘是自家兄弟，所以，你要是接种天花疫苗，也能有效预防猴痘病毒感染，保护效率还不低，能到 85%，这一下子就让研发猴痘疫苗的需求变得没有那么迫切了。猴痘病毒是一种有包膜的双链 DNA 病毒，基因组长达 200kb。新冠病毒基因组大概 29.9kb，流感病毒基因组大概 13.5kb，HBV 基因组大概 3.2kb，HCV 基因组大概 9.6kb，这么比一下，心里就有数了。猴痘病毒基因组能编码至少 190 种蛋白，其中 30 多种蛋白的结构已经被解出来了。猴痘病毒有 2 种具有感染性的病毒粒子形态，一种是胞内成熟的病毒粒子，称为 IMV，如 M1R、E8L、A29L 等；一种是胞外的包膜粒子，称为 EEV，这个 EEV 就是在 MV 的基础上多了一层来自内质网的包膜，这层包膜上面嵌入了一些特异性的蛋白，如 A35R、B6R 等。牛痘病毒中的 A27L，D8L，L1R，A33R 以及 B5R 已经被鉴定出来属于中和抗体靶标，需要的注意是，这些蛋白在猴痘病毒中对应的名称是：A29L，E8L，M1R，A35R 以及 B6R。大量数据表明要想在动物模型中触发有效的针对痘科病毒的保护力，你接种的疫苗抗原里面就必须同时含有来自 IMV 和 EEV 的多种抗原。看个数据吧，在致死型牛痘病毒（VACV）攻毒模型中，接种 5 价蛋白亚基疫苗（L1R、D8L、A27L、A33R 以及 B5R）的小鼠相比接种 4 价蛋白亚基疫苗（L1R、、A27L、A33R 以及 B5R）的小鼠，存活率从 26%直线上升到 66%。我们来看看，到目前为止，都有哪些人在研发猴痘 mRNA 疫？他们是怎么进行抗原设计？免疫效果如何呢？👀   国药猴痘 mRNA 疫苗2022 年 11 月 21 日，国药集团杨晓明团队拔得头筹，率先宣布成功研发全球首个猴痘 mRNA 疫苗，在 BioRxiv上传文章：Novel mRNA vaccines encoding Monkeypox virus M1R and A35R protect mice from a lethal virus challenge。他们选择 M1R 和 A35R 作为抗原，设计出 3 款 mRNA 疫苗：第一种，由编码全长 M1R+具有完整胞外结构域的 A35R 的融合蛋白 mRNA 构成（SP-A35R IECD-M1R），称为 VGPox1；第二种，编码全长 M1R+缩短胞外结构域的 A35R 的融合蛋白 mRNA 构成（SP-A35R sECD-M1R），称为 VGPox2；第三种，由分别编码 A35R 和 M1R 的 mRNA 构成，称为 VGPox3。3 种类型的猴痘 mRNA 疫苗(10μg)免疫小鼠体均能触发 anti-A35R 血清 IgGs。相比之下，接种 VGPox1/2 的小鼠很早便可产生 anti-M1R 血清 IgGs，而接种 VGPox3 的小鼠一直要到 35 天后才可检测到的 anti-M1R 血清 IgGs。此外，中和性抗体和 T 细胞免疫反应也呈现类似的现象。接种 3 种类型的猴痘 mRNA 疫苗均能完全保护致死剂量 VACV 感染的小鼠，免疫组小鼠体重稳定且无任何不适症状，肺部病毒载量为 0。综合来看，VGPox1/2 要比 VGPox3 具有更好的免疫效果。👀   军事医学院王升启团队猴痘 mRNA 疫苗2022 年 11 月 23 号，晚了一步，错失研制全球首款猴痘 mRNA 疫苗的 Title，军事医学院王升启团队在 BioRxiv 上传文章：Monkeypox virus quadrivalent mRNA vaccine induces antibody responses and cellular immunity and protects mice against Vaccinia virus。他们构建了 4 种 mRNA 序列，分别编码 4 种猴痘抗原：A29，M1R，A35R，B6R。采用 LNP 将 4 种 mRNA 序列包封在一块，构建 4 价 mRNA 猴痘疫苗。免疫小鼠后，这款 4 价猴痘 mRNA 疫苗（40μg）触发显著的靶向 MPXV 抗原的特异性血清 IgG 抗体，靶向 VACV 的中和性抗体以及长久的 MPXV 特异性的记忆 T 细胞和 B 细胞反应，有效保护 VACV 攻毒小鼠。👀   耶鲁猴痘 mRNA 疫苗2022 年 11 月 29 号，耶鲁医学院陈斯迪团队在 BioRxiv 上传文章：Polyvalent mRNA vaccination elicited potent immune response to  monkeypox virus surface antigens。他们设计了一款编码多价抗原的猴痘 mRNA 疫苗，称为 MPXVac-097，由 5 种中和抗体靶标抗原融合组成，分别是 A29L，E8L，M1R，A35R 以及 B6R，相互之间串联 2A 自切割多肽。3 剂 MPXVac-097（8μg）免疫小鼠会触发显著的靶向 A35R 和 E8L-血清 IgG，极低水平的靶向 M1R-血清 IgG，检测不到靶向 B6R 或者 A29-血清 IgG。👀   Moderna 猴痘 mRNA 疫苗2022 年 12 月 19 号，Moderna 研究团队姗姗来迟，在 BioRxiv上传文章：A monkeypox mRNA-lipid nanoparticle vaccine targeting virus binding, entry, and transmission drives protection against lethal orthopoxviral challenge。他们选择了 4 种猴痘病毒抗原：A29L，M1R，B6R，A35R，而且，对这 4 种抗原序列进行了优化，添加信号肽，重置糖基化位点以及修饰跨膜结构或者胞质尾巴，以提升表达效率：A29L 序列：添加流感病毒 H1 蛋白的信号肽，移除掉所有 N-糖基化位点和半光氨酸；B6R 序列：截短胞质尾巴（残基 303 以后）的改造序列；A35R 序列：添加流感病毒 N2 蛋白的 N 末端跨膜结构域以替代野生型细胞质和跨膜区域（头 59 个氨基酸）的改造序列；M1R 序列：在 M1 蛋白序列中添加来自流感病毒 H1 的信号肽，将 M1 蛋白序列中的苏氨酸或者丝氨酸密码子突变为丙氨酸密码子，从而移除所有的 N-连接糖基化位点，还要将 M1 蛋白序列中的细胞质区域截短（残基 208 后面）。在小鼠体内单独注射 M1-mRNA 疫苗诱导的靶向 MPXV 的中和抗体滴度要显著高于单独注射 A29-mRNA 疫苗的，而单独注射 B6 或者 A35 抗原几乎无法在小鼠提捏诱导靶向 MPXV 的中和抗体。有意思的是，仅仅存在微弱中和抗体水平的 B6-mRNA 疫苗免疫小鼠血清能够阻断 VACV 传播，然而，来自 M1-mRNA 疫苗或者 MVA 免疫小鼠的血清对于 VACV 的传播仅有微弱阻断作用。鉴于此，研究者采取组合抗原方式，设计出 2 价/3 价/4 价猴痘 mRNA 疫苗：M1+A35，M1+A35+B6，M1+A35+B6+A29。相比于 MVA，4 价猴痘疫苗在小鼠体内能够触发显著的靶向 4 种抗原的血清结合抗体，强烈的 Th1 偏向性体液免疫，伴随着强烈的 Fc 受体反应。在致死剂量 VACV 小鼠感染模型中，MVA 和 2 价/3 价/4 价猴痘 mRNA 疫苗均能提供足够的免疫保护，避免小鼠感染死亡。👀   军事医学院秦成峰猴痘 mRNA 疫苗2023 年 3 月 22 号，军事医学院秦成峰团队在 Emerging Microbes & Infection发表文章：Rational development of multicomponent mRNA vaccine candidates against mpox。他们设计了 5 种 mRNA 序列，分别编码 5 种猴痘抗原：M1R，E8L，A29L，A35R，B6R，组合构建了 4 种类型的多价猴痘 mRNA 疫苗。4 种类型的多价猴痘 mRNA 疫苗免疫小鼠(含有编码每种抗原的 mRNA 5μg），均能强烈触发靶向 VACV 的血清 IgG，靶向 VACV 的中和抗体以及 MPXV 特异性的 Th1 偏向性细胞免疫。4 种类型的 mRNA 疫苗均能阻止感染高剂量 VACV 小鼠后体重的下降，感染 VACV 8 天后，在肺部和上呼吸道基本检测不到病毒 DNA 或者感染性病毒颗粒。值得注意的是，5 价疫苗 AR-MPXV5 和 4 价疫苗 AR-MPXV4a 展现出更强的诱导中和抗体和更好的免疫保护效果。👀   结论在猴痘 mRNA 疫苗的抗原选择上，必须得同时含有来自 IMV 和 EEV 的表面抗原。对抗原序列优化修改最多的，还得是Moderna公司研发团队。不同的抗原组合形式以及不同的表达方式触发的抗体滴度和细胞免疫存在差异，但是，所有类型的组合均能保护致死剂量 MAVC 感染的小鼠存活下来。大家都是选择 MAVC 攻毒小鼠模型去测评猴痘 mRNA 疫苗的保护效果，可能是 MPXV 感染小鼠模型不好建立。比较看下来，大家还是更愿意采取 LNP 包封多种 mRNA 疫苗序列方式构建多价疫苗，这种做法简单，可操作性强。你要是将多种抗原融合成一个蛋白表达，对于序列设计要求较高，不好把控，很难保证翻译出来的蛋白免疫原性不受损伤。猴痘 mRNA 疫苗现有的研发成果至少为多价 mRNA 疫苗的构建积累了经验，后面应该没人再愿意做下去了。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。