关键词:
电脉冲
新型冠状病毒变异株
铁蛋白
DNA疫苗
免疫原性
摘要:
由严重急性呼吸综合征冠状病毒2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)引起的新型冠状病毒肺炎(Coronavirus Disease 2019,COVID-19)已经发展为全球大流行,严重危害人类生命健康。疫苗接种是预防和控制COVID-19疫情最有效的策略,但目前接种的大多数SARS-CoV-2疫苗是根据原始毒株设计的,针对变异株的保护效果有所下降,研发应对SARS-CoV-2变异株的疫苗已成为当务之急。DNA疫苗具有研发、生产周期短、易保存等优势,但由于诱导机体产生的免疫效果较差,阻碍了其在人类临床的应用。铁蛋白纳米颗粒具有稳定性高、安全性好、生物相容性高的特点,是一种理想的疫苗载体平台。因此,提高体内递送和表达效率成为DNA疫苗研究的重点方向。基于上述研究背景和研究现状,本研究开展了以下内容:
1、新型冠状病毒DNA疫苗递送系统的筛选
为提高DNA疫苗的体内免疫效果,本研究将表达SARS-CoV-2 Delta变异株S蛋白的重组DNA候选疫苗pSN-Delta-S使用肌肉注射(IM)联合电脉冲核酸药物导入系统(EP)免疫BALB/c小鼠。与IM的免疫方式相比,采用IM联合EP的免疫方式可降低4倍免疫剂量,且小鼠血清中针对S蛋白的特异性IgG抗体效价提高5倍以上。使用IM联合EP方式进行免疫,经筛选后,pSN-Delta-S重组质粒在BALB/c小鼠中的最佳免疫剂量为25μg,第一次免疫后间隔21天进行第二次免疫,小鼠血清中针对S蛋白的特异性IgG抗体效价最高。在金黄地鼠中的最佳免疫剂量也为25μg。免疫BALB/c和C57BL/6J小鼠后,两种品系的小鼠血清中针对S蛋白的特异性IgG抗体水平基本一致,无小鼠品系差异。为评价IM联合EP系统条件下,重组质粒在小鼠体内的表达效率和持续时间,构建了表达萤火虫荧光素酶报告基因的重组质粒pSN-Delta-S-Luc,采用IM联合EP免疫BALB/c小鼠后,24 h时开始表达Delta-S蛋白,随着时间的推移,荧光信号逐渐增强,第7天荧光信号最强,随后减弱,到21天荧光信号消失,单独IM免疫组未检测到荧光信号,表明IM联合EP免疫递送方式,较单独IM递送方式,重组DNA疫苗在小鼠中的表达效率、持续时间和免疫原性得到了明显的提高。
2、铁蛋白为基础的新型冠状病毒变异株DNA疫苗的构建及鉴定
为提高新冠DNA疫苗的免疫效果,本研究以铁蛋白为基础,SARS-CoV-2抗原基因分别选择全长S蛋白(S)、缺失胞内区和跨膜区的S蛋白(SΔTM)和缺失七肽重复序列2的S蛋白(SΔHR2),成功构建了3种SARS-CoV-2 Omicron-XBB变异株重组DNA疫苗(pSN-XBB-S-Fer、pSN-XBB-SΔTM-Fer和pSN-XBB-SΔHR2-Fer)。为进一步验证铁蛋白增强新冠DNA疫苗的通用性,使用相同方法,成功构建了3种SARS-CoV-2 Delta变异株重组DNA疫苗(pSN-Delta-S-Fer、pSN-Delta-SΔTM-Fer和pSN-Delta-SΔHR2-Fer)。将6种重组质粒转染至HEK293细胞中,经Western Blot方法验证,6种抗原均得到了很好的表达,条带单一,大小正确。针对上述6种重组质粒,进行重组质粒的实验室制备,经检验浓度和纯度均符合标准,可用于后续动物实验使用。
3、铁蛋白为基础的新冠变异株DNA疫苗的免疫评价
为评价以铁蛋白为基础的含S蛋白不同结构的Omicron-XBB变异株重组DNA疫苗在小鼠体内的免疫效果,分别免疫pSN-XBB-S-Fer、pSN-XBB-SΔTM-Fer和pSN-XBB-SΔHR2-Fer重组质粒。其中,pSN-XBB-SΔHR2-Fer重组质粒免疫组免疫效果最佳,2免后21天,针对S蛋白的特异性IgG抗体效价可达1:109 350,分别是pSN-XBB-S、pSN-XBB-S-Fer和pSN-XBB-SΔTM-Fer免疫组的2.3倍、3.7倍和1.7倍。胞内细胞因子IFN-γ的表达分别是pSN-XBB-S、pSN-XBB-S-Fer和pSN-XBB-SΔTM-Fer免疫组的2.26倍、1.48倍和1.28倍,胞内细胞因子IL-4的表达分别是pSN-XBB-S、pSN-XBB-S-Fer和pSN-XBB-SΔTM-Fer免疫组的2.84倍、1.45倍和1.26倍特异性IgG抗体亚型主要偏向于IgG2a,针对自身毒株Omicron-XBB变异株的中和抗体效价最高,对Omicron-BA.2变异株、Omicron-BA.5变异株和Omicron-EG5变异株下降较低,分别下降了2倍、2倍和6倍。对Omicron-BA.1变