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这篇综述聚焦痘苗病毒，探讨其结构生物学在疫苗设计中的应用。随着猴痘病毒（MPXV）的传播，研发有效疫苗迫在眉睫。文中详述了痘苗病毒的免疫、结构、疫苗平台等内容，为开发新一代多组分疫苗提供了重要参考。
痘苗病毒的传播现状与疫苗研发需求
猴痘病毒（MPXV）引发的人类猴痘疾病在非洲呈上升趋势，并已在全球传播，世界卫生组织（WHO）曾两次宣布其为国际关注的突发公共卫生事件（PHEIC）。MPXV 属于正痘病毒属（Orthopoxvirus，OPXV），目前存在两个分支，各分支又分为不同亚分支，其基因组序列、地理分布、临床严重程度和人际传播方式存在差异。
历史上，痘苗病毒相关疫苗的使用对预防天花起到了关键作用。从早期中国和印度用天花痂皮接种预防天花，到英国用牛痘材料预防天花，再到后来使用牛痘病毒（Vaccinia virus，VACV）制备的疫苗，最终实现了天花的根除。如今，为应对猴痘病毒，研发基于病毒蛋白结构和现代技术的改良疫苗十分必要。
痘苗病毒的免疫与疫苗学基础
尽管天花疫苗已使用多年，但对其保护性免疫的机制仍未完全了解。动物研究表明，多种先天和适应性免疫机制在控制和清除原发性感染中很重要，而抗体在疫苗接种后的保护中是必要且充分的。目前常用结合和中和试验来分析抗体对天花疫苗的反应。
VACV 作为天花疫苗的原型，其免疫血清的病毒中和活性机制尚不明确，可能是多种蛋白质抗体的总和，也可能针对未识别的靶点。此外，非中和抗体和 T 细胞在疫苗介导的保护中的作用也不确定。深入了解这些机制，对开发新的重组疫苗至关重要。
痘苗病毒的结构与细胞进入机制
痘苗病毒有两种感染形式：成熟病毒粒子（Mature virion，MV）和包膜病毒粒子（Enveloped virion，EV）。MV 有一层脂蛋白膜，含 > 20 种病毒蛋白；EV 有第二层膜，含 6 种其他病毒蛋白 。MV 主要负责动物间传播，EV 则增强动物体内传播，且更能抵抗抗体中和。
病毒与细胞结合并进入细胞的过程中，相关蛋白是中和抗体的已知或潜在靶点。MV 膜蛋白缺乏信号肽且未糖基化，通过与宿主细胞表面的糖胺聚糖（Glycosaminoglycans，GAGs）或层粘连蛋白结合来促进病毒附着，如 A26、A27、D8 和 H3 蛋白。其中，除 A26 外，其他蛋白已被证明是中和抗体的靶点，但在动物模型中的保护程度各异。
痘苗病毒进入细胞依赖于由 11 种必需蛋白组成的进入 - 融合复合物（Entry-fusion complex，EFC），该复合物在 MV 膜中形成，可介导半融合、孔形成和核心进入。EFC 蛋白具有小分子量、跨膜结构域、分子内二硫键等特征。目前已解析了 10 种 EFC 蛋白及一些异二聚体的结构，利用 AlphaFold2 预测了包含 10 种蛋白的 EFC 结构模型。在 EFC 蛋白中，A28、F9 和 L1 是中和抗体的靶点，部分在动物模型中具有保护作用。
痘苗病毒的其他蛋白与免疫反应
痘苗病毒还有一些其他蛋白在免疫反应中发挥作用。如 A2.5、E10 和 G4 蛋白组成细胞质氧化还原系统，催化 EFC 蛋白中分子内二硫键的形成，但其免疫原性未知。结构膜蛋白中的 A13 和 A17 是已知的中和抗体靶点，在病毒形态发生中起重要作用。
EV 膜上的蛋白也是重要的保护抗体靶点。其中，A33 和 B5 蛋白的抗体在动物模型中具有保护作用，并与 MV 蛋白抗体表现出协同作用。A33 参与细胞间病毒传播，A34 有多种功能，A56 参与调节病毒感染过程，F13 对 EV 膜形成至关重要，K2 与 A56 结合抑制融合，不过针对 A34、A56 和 K2 的抗体保护作用相关报道较少。
痘苗病毒疫苗平台的研究
多种疫苗平台已在动物模型中测试了对痘苗病毒的保护效果。灭活 VACV 疫苗在 50 多年前进行过测试，但与活病毒疫苗相比，即使在高剂量下也只能提供部分保护，且由于 EV 产量低且脆弱，目前没有改进的报道。
减毒活 VACV 疫苗如改良 VACV 安卡拉（Modified Vaccinia Ankara，MVA）和 LC16m8 已取代旧疫苗。MVA 经多次传代后在哺乳动物细胞中复制能力受限，安全性高，但生产难度大、剂量高、需多次注射；LC16m8 源于 Lister 疫苗株的小斑块分离株，对非人灵长类动物有保护作用，但二者诱导中和抗体的主要靶点和 T 细胞在保护中的作用尚不清楚。
重组 OPXV 蛋白疫苗，如用杆状病毒系统制备的 VACV L1、A33 和 B5 蛋白联合免疫小鼠，可使其抵抗致死性 VACV 感染；DNA 疫苗表达的 A33、B5、L1 和 A27 蛋白也能保护小鼠和非人灵长类动物免受致死性感染，但这两种疫苗都未进入临床试验阶段。
mRNA 脂质纳米颗粒（Lipid nanoparticle，LNP）疫苗发展迅速，编码 MPXV 相关蛋白的 mRNA LNP 疫苗在小鼠和非人灵长类动物中表现出对 VACV 和 MPXV 的保护效果，优于 MVA 疫苗。目前，Moderna 和 BioNTech 的第一代猴痘 mRNA 疫苗临床试验正在进行中，第二代可能会替换更具免疫原性的抗原。
总结与展望
动物研究表明，针对 VACV 或 MPXV 的最佳保护需要疫苗诱导针对 MV 和 EV 蛋白的抗体。目前，MV 蛋白中只有 L1（或 MPXV 同源物 M1）持续显示出保护作用，应优先测试其他蛋白，尤其是 EFC 成分；EV 蛋白中 A33 和 B5（或 MPXV 同源物 A35 和 B6）有保护作用，但其他 EV 蛋白可能会增强免疫原性。
未来，确定减毒活 VACV 疫苗的主要抗体靶点、解析病毒膜中预融合进入复合物的结构、明确直接参与膜融合的进入蛋白、鉴定进入蛋白的主要中和表位、探究 EV 蛋白抗体阻止病毒传播的机制以及补体增强 EV 蛋白抗体作用的方式等问题，将有助于开发更有效的痘苗病毒疫苗。同时，随着蛋白质结构测定工具和新疫苗平台的发展，痘苗病毒疫苗的研发有望取得更大进展。
