新型RNA疫苗有望突破SARS-CoV-2核酸疫苗瓶颈

新冠病毒已造成全球超过一千万人感染，急需可快速生产、推广应用的疫苗。目前中国、美国等重组载体疫苗、灭活疫苗、核酸疫苗等已进入临床试验。目前疫苗研发的关键问题主要是免疫原性、持久性、安全性、副作用。就免疫原性而言，减毒疫苗具有最佳的效果，但是由于制备困难、周期长、风险大等问题，目前还未投入临床试验，而对于其他疫苗特别是重组疫苗、基因工程疫苗、核酸疫苗，刺突蛋白或其受体结合结构域是重要的抗原表位，将刺突蛋白稳定在融合前构象是发挥作用的前提。持久性方面虽然有动物模型研究表明SARS-CoV-2感染后不再复发，但是还有待流行病学、免疫记忆研究深入探讨疫苗保护的持久性。安全性方面，当前疫苗面临的问题是抗体依赖增强效应，对于这一问题仍缺乏系统性的探究。副作用方面是由于疫苗诱导机体产生炎性应答，导致人体发烧、酸痛等，如何降低副作用也有待解决。RNA疫苗由于其高效、易生产等优势，逐步得到关注，但是也存在其自身的缺点稳定性差、给药困难、安全性等问题。

近日，英国帝国理工大学Shattock团队在国际顶级期刊Nature Communications上在线发表了题为“Self-amplifying RNA SARS-CoV-2 lipid nanoparticle vaccine candidate induces high neutralizing antibody titers in mice”的研究论文，研究者开发了基于自放大RNA的纳米递送疫苗，具有良好的免疫原性和安全性，有望突破现有RNA疫苗瓶颈，应用于新冠病毒的临床治疗。

标题

自放大RNA是将甲病毒复制酶基因与目标基因连接，在脂质纳米颗粒的递送下能够实现RNA扩增的一种技术。病毒的复制机器在细胞内可以复制SARS-CoV-2刺突蛋白基因，并翻译成相应免疫原，经过免疫细胞加工呈递就可以激活淋巴细胞。由于只采用了病毒的复制机器，并不包含结构基因，因此不会产生病毒颗粒，安全性高。但是机体仍然可能对复制机器产生免疫应答，因此就需要脂质载体包裹，模拟细胞膜本身，避免被免疫系统清除，提高疫苗活性。这种新型疫苗在突发传染性疾病疫苗研发中具有潜在应用价值。已有脂质纳米颗粒RNA治疗通过临床审批，因此有一定的临床治疗安全性。

自放大RNA疫苗图示

研究者首先在体外证实了表达的SARS-CoV-2刺突蛋白具有稳定的融合前构象，接着用不同剂量的脂质纳米颗粒包裹的自放大RNA免疫小鼠，6周后可以观察到血清中表现剂量依赖的高滴度SARS-CoV-2特异IgG，达到105–106ng/mL，相较于对照组及康复患者抗体滴度都要高出几个数量级。值得注意的是，通过诱导IgG1/IgG2a抗体比例发现自放大RNA主要诱导Th1介导免疫应答。

新冠病毒特异性IgG

利用假病毒和野生型SARS-CoV-2中和试验可以观察到接种自放大RNA疫苗的小鼠中和滴度明显高于对照组，同时也强于COVID-19康复病人体内的抗体中和效果，表明自放大RNA比自然感染能够更好诱导免疫应答。

研究者进一步分析了SARS-CoV-2 IgG和病毒中和活性的相关性，发现在小鼠和患者中都具有高度相关性。研究中未观察到抗体依赖增强效应，且对SARS病毒仅有很弱的中和作用。

病毒中和实验

由于放大RNA主要诱导细胞免疫，研究者又分析了细胞应答及细胞因子特征，利用免疫斑点实验发现接种疫苗后用SARS-CoV-2肽段刺激脾脏细胞产生了高水平的IFN-γ，同时也发现了多种细胞因子、趋化因子、集落刺激因子水平提高。接种脂质纳米颗粒自放大RNA疫苗后，相较于仅注射RNA疫苗系统性炎性应答明显增强，特别是IL-6, MIP-1β, RANTE，IFN-β,IP-10等水平明显提高。进一步说明脂质纳米颗粒起到佐剂增强疫苗免疫原性的作用。

细胞因子应答

该研究设计了纳米载体递送SARS-CoV-2自放大疫苗，能够诱导高水平的抗体滴度和细胞免疫应答，与之前的冠状病毒亚单位疫苗相比具有更强免疫原性，同时未产生ADE现象，这为RNA疫苗的研发提供了新的思路，有望应用于新冠疫苗的快速研发。

本期编辑：Reynard Fox

审阅：Tony

文献链接：https://doi.org/10.1038/s41467-020-17409-9

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