黄热病17D疫苗减毒机制解析：E蛋白和NS2A蛋白氨基酸突变驱动免疫原性与致病性差异

研究人员针对黄热病17D减毒疫苗的遗传基础这一关键科学问题，通过SHAPE-MaP和组合遗传学方法，首次系统鉴定了包膜蛋白(E)和非结构蛋白2A(NS2A)的特定氨基酸突变是决定疫苗减毒表型的关键因素。该研究不仅阐明了17D疫苗株增强病毒传播能力和激活先天免疫的双重机制，更为理性设计减毒活疫苗提供了新范式。

　　

黄热病病毒(YFV)引起的黄热病曾是全球重大公共卫生威胁，而17D减毒疫苗的诞生堪称医学史上的里程碑。这个80多年前开发的疫苗至今仍是预防效果最好的疫苗之一，接种超过5亿剂次。但令人惊讶的是，尽管已知17D疫苗株与其强毒亲本Asibi病毒仅有68个核苷酸差异，导致32个氨基酸改变，但究竟是哪些突变导致其减毒特性却长期未明。这个"知其然而不知其所以然"的状况，不仅制约着疫苗安全性的深入理解，也限制了以17D为骨架开发新型嵌合疫苗的理性设计。

为破解这一科学难题，普林斯顿大学的研究团队在《Nature Microbiology》发表了一项系统性研究。他们首先通过大规模病毒基因组测序和保守性分析，发现17D的特异性突变在临床强毒株中高度保守，而在疫苗株中同样保守，提示这些突变可能与减毒表型相关。随后研究人员建立了高度模块化的反向遗传学系统，采用环形聚合酶延伸反应(CPER)技术快速构建系列嵌合病毒，结合转录组学、SHAPE-MaP全基因组RNA结构分析和体内外感染模型，系统解析了决定减毒表型的分子基础。

关键技术方法包括：1)对20株临床分离株进行全基因组测序和变异分析；2)建立基于CPER的模块化嵌合病毒构建系统；3)利用SHAPE-MaP解析病毒RNA二级结构；4)通过流式分选和RNA-seq分析宿主转录组响应；5)采用干扰素受体缺陷(Ifnar^-/-)小鼠和人源化肝嵌合小鼠(HLCM)模型评估体内致病性。

病毒传播能力增强映射到E蛋白
研究发现17D疫苗株在Huh7细胞中的高效传播能力完全由其E蛋白的非同义突变决定。嵌合实验显示，将17D的E蛋白片段导入Asibi或Dakar强毒株后，病毒在细胞中的传播能力显著增强，达到与17D相当的水平。值得注意的是，在E蛋白编码区发现两处独特的RNA结构基序，但进一步实验证实这些结构变化对表型影响有限，表明E蛋白的氨基酸改变而非RNA结构变化是增强传播能力的主因。

NS2A驱动先天免疫强烈激活
通过系统比较不同嵌合病毒诱导的转录组变化，研究人员发现17D疫苗株能诱导更强烈的干扰素刺激基因(ISG)表达，特别是IFIT2和IFIT3的表达水平比强毒株感染高100倍以上。这一表型被定位到NS2A蛋白区域。在A549细胞模型中，含有17D-NS2A的病毒虽然传播能力受限，但能更早更强地激活ISG表达。使用JAK抑制剂ruxolitinib处理可解除这种限制，证实干扰素信号通路在控制病毒复制中的核心作用。

双突变协同决定减毒表型
在Ifnar^-/-小鼠模型中，E蛋白突变是减毒的主要决定因素；而在人源化肝嵌合小鼠中，同时含有17D-E和NS2A的嵌合病毒表现出与17D相似的减毒特征——尽管病毒抗原阳性细胞较少，却能诱导强烈的ISG15表达。这表明E蛋白通过改变病毒细胞/组织嗜性影响致病性，而NS2A则通过增强早期抗病毒免疫促进病毒清除，二者协同作用实现减毒效果。

这项研究首次明确界定了黄热病17D疫苗减毒的遗传基础，揭示了病毒蛋白突变与宿主免疫互作的新机制。特别值得注意的是，NS2A作为黄病毒复制复合体的关键组分，其突变可能通过改变病毒RNA的免疫原性或干扰宿主防御信号的拮抗功能来增强先天免疫识别。这些发现不仅为改进现有黄热病疫苗提供了分子靶点，更重要的是建立了一种通过组合遗传学方法理性设计减毒活疫苗的新策略。鉴于17D疫苗正被广泛用作开发登革热、日本脑炎甚至HIV和SARS-CoV-2等疫苗的骨架，这项研究对新型疫苗研发具有重要指导意义。