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流感 B 病毒严重威胁全球公共健康,现有疫苗存在不足。研究人员开展 “开发广泛保护性流感 B 疫苗” 研究,通过构建 “杂交” 疫苗病毒,发现其能增强交叉保护。这为开发跨谱系保护流感 B 疫苗提供新思路。
在流感病毒的大家族里,乙型流感病毒(Influenza B virus)一直是全球公共健康的一大威胁。它能引发严重的呼吸道感染,甚至导致死亡。过去 50 年,乙型流感病毒分为 “维多利亚(Victoria)” 和 “山形(Yamagata)” 两个抗原性不同的谱系在人群中传播。传统的流感疫苗通常包含三个成分,其中针对乙型流感病毒的部分,往往只能诱导针对单一谱系的低水平交叉反应抗体。在 2001 - 2011 年间,人类三价疫苗中选择的乙型流感病毒谱系,十年里仅有五年与主要流行谱系匹配,导致疫苗效果不佳 。自 2012 年起,世界卫生组织(WHO)虽推荐在四价疫苗配方中同时包含两个谱系,但随着山形谱系可能灭绝,相关建议又有所改变。此外,在新冠疫情期间,防控措施虽使流感病例大幅减少,但疫情防控措施取消后,甲型流感和乙型流感维多利亚谱系病毒卷土重来,山形谱系病毒虽暂未被报道,但仍有重新出现的可能。为了应对这些问题,来自美国威斯康星大学麦迪逊分校兽医学院流感研究所等机构的研究人员开展了一项研究,旨在开发能广泛保护的乙型流感疫苗。该研究成果发表在《npj Vaccines》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先利用反向遗传学系统,构建包含不同基因片段的病毒文库。从 GISAID 数据库获取大量乙型流感病毒血凝素(HA)序列,通过系统发育分析进行分类。运用抗原 ic 制图技术评估病毒抗原性,筛选出特定突变体。在动物实验方面,选用雪貂模型进行免疫和攻毒实验,通过检测血清中的血凝抑制(HI)滴度等指标来评估疫苗效果。
研究结果如下:
- 病毒文库构建与突变体筛选:研究人员对比了维多利亚谱系的 B/Washington/02/2019(Wash/Vic)和山形谱系的 B/Phuket/3073/2013(Phuket/Yam)病毒的 HA1 氨基酸序列,发现二者有 39 处差异(包括 Wash/Vic 的两个氨基酸缺失)。基于此,合成两个基因文库,理论上可编码 237种突变 HA 基因。利用反向遗传学系统构建病毒文库,经噬斑实验,从 Phuket/Yam HA1 病毒文库中分离出 384 个病毒噬斑,从 Wash/Vic HA1 病毒文库中分离出 163 个病毒噬斑,鉴定出 217 种不同基因型。通过 HI 实验,发现有 33 种突变体与两种血清的 HI 滴度均≥80,这些突变体可能在抗原性上介于两个谱系之间。
- 抗原 ic 制图分析:研究人员下载 GISAID 上所有可用的乙型流感病毒 HA 序列,构建系统发育树,将病毒分为 “祖先型”“维多利亚型”“山形型”。选取 36 种病毒,测定雪貂血清对野生型和突变型病毒的 HI 滴度,生成抗原 ic 地图。结果显示,野生型病毒按谱系明显分离,大多数突变病毒位于两个谱系之间。基于 HI 滴度和抗原 ic 地图位置,挑选出 7 种 Wash/Vic 和 7 种 Phuket/Yam 突变体生成雪貂血清,部分血清对异源谱系病毒也有较高 HI 滴度。
- 雪貂免疫与攻毒实验:研究人员选择了两种突变体 Phuket/YamHA1-Phuket/YamHA2-Wash/VicNA - 76(Phuket/Yam - Mut)和 Wash/VicHA1-Phuket/YamHA2-Phuket/YamNA - 29(Wash/Vic - Mut)进行雪貂免疫和攻毒研究。雪貂分为五组,分别用重组 HA(rHA)免疫,包括两种突变体、野生型 Phuket/Yam、野生型 Wash/Vic 以及 PBS 作为对照。免疫后进行攻毒实验,收集鼻拭子检测病毒滴度。结果表明,野生型疫苗免疫的雪貂对同源病毒攻击有较好保护,对异源病毒保护较弱。而突变体疫苗免疫的雪貂对两个谱系病毒攻击的保护效果均优于相应野生型疫苗,能有效降低病毒滴度。
- HA 位置效应的贝叶斯推断:研究人员使用定制的贝叶斯模型分析发现,HA 氨基酸位置 203、133 和 149 对 HI 滴度影响最大。
研究结论和讨论部分指出,该研究设计的策略通过在维多利亚和山形谱系病毒差异位点进行氨基酸替换,成功生成 “杂交病毒”。在雪貂实验中,两种候选突变体的重组 HA 蛋白能降低病毒滴度,对两个亲本病毒的攻击均有保护作用,且比野生型抗原提供更强的异源保护。不过,研究使用的是 Alhydrogel?佐剂,未来还需评估其他佐剂与疫苗候选物联合使用的保护效果。此外,虽然自 2020 年 3 月以来未检测到山形谱系病毒,但它仍可能在偏远地区传播并重新出现。而且该研究方法不仅适用于跨谱系疫苗,还可用于开发针对新型维多利亚谱系病毒的广泛保护性疫苗,为未来流感疫苗的研发开辟了新方向。