红细胞靶向重组亚单位疫苗：一种提升鱼类病毒疫苗效力的创新策略

《Fish & Shellfish Immunology》：Erythrocyte-Targeted Recombinant Subunit Vaccine: A Novel Approach to Improve Viral Vaccines in Fish

本研究针对水产养殖中病毒性疾病防控的挑战，开发了一种红细胞靶向的纳米颗粒亚单位疫苗。研究人员通过将病毒抗原（VHSV或IPNV）与干扰素γ（IFNγ）佐剂及红细胞靶向配体结合，构建了新型纳米疫苗（NPs）。实验证明，该疫苗能显著增强红细胞对抗原的摄取，激活干扰素信号通路（如mx1-3、vig1、ifit5上调），并诱导强烈的体液免疫应答。这一创新策略为鱼类疫苗研发提供了高效、安全的递送平台，对水产养殖业可持续发展具有重要意义。

　　

水产养殖业是全球增长最快的食品产业之一，但疾病防控仍是严峻挑战。高密度养殖环境极易导致病毒性疾病传播，造成严重的经济和生态损失。特别是具有重要商业价值的虹鳟鱼养殖，常受到传染性胰腺坏死病毒（IPNV）和病毒性出血性败血症病毒（VHSV）的严重威胁。传统疫苗存在免疫原性和效力不足的限制，而亚单位疫苗因其安全性高（仅含病原体部分成分，无法在宿主体内复制）成为有前景的替代策略。然而，如何提高亚单位疫苗的稳定性和免疫效果仍是亟待解决的问题。

在这项发表于《Fish》的研究中，西班牙米格尔埃尔南德斯大学的研究团队开创性地利用鱼类红细胞作为疫苗递送平台，开发了一种新型纳米颗粒亚单位疫苗。研究人员巧妙地将病毒抗原与干扰素γ（IFNγ）佐剂及红细胞靶向配体相结合，通过纳米技术构建了具有特定功能的疫苗构建体。

研究采用的主要技术方法包括：纳米颗粒的分子设计与大肠杆菌表达系统制备；场发射扫描电子显微镜（FESEM）进行形态学表征；流式细胞术和共聚焦显微镜分析细胞摄取；qPCR和RNA测序（RNA-seq）检测基因表达；酶联免疫吸附试验（ELISA）测定抗体水平。实验样本来自商业渔场的虹鳟鱼，通过体外和体内实验评估疫苗效果。

3.1. IFNγ功能化对红细胞摄取NP的影响

通过流式细胞术和共聚焦显微镜分析，发现IFNγ佐剂化的NPs（VHSV-IFNγ^NP和IPNV-IFNγ^NP）能显著增强红细胞对纳米颗粒的摄取，且在24小时内保持持续吸收。这表明IFNγ不仅能作为免疫佐剂，还能促进抗原递送效率。

3.2. IFNγ佐剂化NPs对红细胞免疫相关基因表达的贡献

qPCR分析显示，IFNγ佐剂化的NPs能显著上调抗病毒基因（mx1-3、vig1、isg15和ifit5）的表达。其中VHSV-IFNγ^NP在头肾和脾脏中诱导了更强的干扰素反应，而IPNV-IFNγ^NP则主要激活细胞应激和自噬通路。

3.3. IFNγ佐剂化NPs免疫后的生物分布

流式细胞术分析显示，IFNγ佐剂化的NPs在血液、头肾和脾脏中均有显著积累，特别是在头肾这一重要免疫器官中表现出更高的摄取率，表明IFNγ能促进NPs向免疫器官的靶向递送。

3.4. NP亚单位疫苗的系统抗病毒刺激

在所有测试组织中，IFNγ佐剂化的NPs均能诱导强烈的抗病毒反应，显著上调多种干扰素刺激基因（ISGs）的表达。这表明IFNγ能有效增强疫苗的免疫刺激能力。

3.5. VHSV-IFNγ-Ligand^NP的理化特性

FESEM分析显示，添加靶向配体的NPs呈卵圆形，表面具有多孔结构，平均长度1034±152 nm，宽度763±109 nm，这些物理特性有利于细胞摄取和抗原递送。

3.6. VHSV-IFNγ-Ligand^NP的摄取、生物分布及对红细胞免疫反应的影响

有趣的是，虽然靶向配体的添加降低了红细胞的NPs摄取量，但却显著增强了免疫基因的表达，特别是ifngr2的上调。这表明配体介导的靶向能更有效地激活免疫反应，而不依赖于大量抗原摄取。

3.7. NP免疫鱼类的红细胞转录组谱

RNA测序分析揭示了不同NP构建体诱导的独特转录反应。VHSV-IFNγ-Ligand^NP诱导了最广泛的基因表达变化，涉及919个差异表达基因，主要富集在细胞因子产生、干扰素信号和内质网应激等通路。

3.8. VHSV NP免疫鱼类红细胞中过表达的功能通路

功能通路分析显示，VHSV-IFNγ-Ligand^NP独特地激活了半乳糖苷结合（凝集素）通路和内质网应激反应，这与配体的凝集素样特性相吻合。

3.9. IPNV NP免疫鱼类红细胞中过表达的功能通路

IPNV-based NPs主要激活细胞应激和自噬相关通路，这与VHSV-based NPs的免疫激活模式形成鲜明对比，表明不同病毒抗原可能通过不同机制诱导免疫反应。

3.10. IFNγ佐剂化NPs的抗VHSV和IPNV抗体产生

ELISA检测显示，IFNγ佐剂化的NPs能诱导更高水平的抗原特异性IgM抗体，其中IPNV-IFNγ^NP效果最为显著，比对照组高出4.67倍。

研究结论表明，鱼类红细胞作为一种天然的血细胞群体，具有成为疫苗递送平台的独特优势。它们不仅数量丰富、循环时间长，还能主动参与免疫应答。通过将病毒抗原与IFNγ佐剂及红细胞靶向配体结合，研究人员成功开发了一种能高效激活先天和适应性免疫的新型纳米疫苗平台。

这项研究的重要意义在于：首先，它开创性地利用鱼类红细胞作为疫苗载体，为水产疫苗研发提供了新思路；其次，IFNγ作为佐剂的应用显著增强了疫苗的免疫效果；最后，靶向配体的引入实现了对红细胞的精确靶向，提高了疫苗的效率。这种多功能纳米疫苗平台不仅对鱼类病毒性疾病的防控具有重要应用价值，也为其他动物的疫苗研发提供了可借鉴的策略。

尽管研究取得了重要进展，但仍有一些问题需要进一步探索，如NPs进入红细胞的具体机制、疫苗的实际保护效果，以及如何靶向最敏感的红细胞亚群等。这些问题的解决将推动红细胞靶向疫苗技术的进一步完善和应用。