气溶胶与鼻内递送单克隆抗体在猪流感感染模型中阻断病毒传播的研究

《npj Vaccines》：Aerosol and intranasal delivery of monoclonal antibodies to prevent transmission in pig influenza infection models

本刊推荐：为应对呼吸道病原传播防控需求，研究人员开展单克隆抗体(mAb)递送策略研究。通过建立猪直接攻毒和接触攻毒流感模型，发现静脉注射(IV)和气溶胶(VMN)递送强效中和抗体2-12C均可有效预防H1N1pdm09传播，而鼻内(MAD)递送效果有限。该研究为呼吸道病毒传播阻断疗法评估提供了重要大型动物平台。

　　

流感病毒至今仍是全球健康的重大威胁，尽管现有疫苗能有效预防重症，却难以完全阻断病毒传播。这为高风险人群，如未接种疫苗、免疫应答不足或突破性感染者带来了持续的感染风险。中和性单克隆抗体(monoclonal antibodies, mAbs)作为预防和治疗流感的潜在策略备受关注，但传统肠道外给药可能导致呼吸道生物利用度不足。因此，开发有效的呼吸道黏膜递送系统成为当前研究的重点。

在这项发表于《npj Vaccines》的研究中，由Catherine F. Hatton和Elma Tchilian领导的研究团队利用猪流感模型，系统评估了不同单克隆抗体递送方式在预防病毒传播中的效果。猪作为天然流感宿主，在肺部解剖结构和生理功能上与人类高度相似，为研究呼吸道病毒传播提供了理想的生物医学模型。

研究人员重点关注靶向H1N1pdm09血凝素(hemagglutinin, HA)的强效中和抗体2-12C，通过比较静脉注射(intravenous, IV)、振动筛网雾化器(vibrating mesh nebulizer, VMN)气溶胶给药和黏膜雾化装置(mucosal atomization device, MAD)鼻内给药三种递送方式的效果，旨在建立评估传播阻断疗法的可靠平台。

关键技术方法

研究采用4-5周龄大型白猪与长白猪杂交雌猪，通过7项独立实验评估不同给药方案。关键技术包括：建立直接攻毒(鼻内接种3×10⁶ PFU pH1N1)和接触攻毒(与感染供体猪共居)模型；使用VMN(产生~4μm微粒)和MAD(产生80-100μm微粒)进行呼吸道给药；通过空斑试验定量病毒载量；采用组织病理学Morgan和Iowa评分系统评估肺部病变；通过ELISA和微量中和试验(microneutralisation assay, MN)检测抗体滴度。

研究结果

直接攻毒模型中不同2-12C剂量和给药途径的疗效

在首次直接攻毒实验中，24头猪随机分为IV(15 mg/kg)、VMN(15 mg/ml, 4ml)、MAD(15 mg/ml, 3ml)和对照组。所有2-12C治疗组均显著降低肺部病理损伤，IV组表现出最强的病毒排出减少效果。VMN和IV给药显著降低总病毒排出量(AUC)，而MAD仅在第1天有效。

提高剂量实验(IV 25 mg/kg; VMN 40 mg/ml, 4ml)显示，两种给药方式在减少病毒排出方面效果相当，但均未完全消除排出。值得注意的是，IV剂量从15 mg/kg增加至25 mg/kg并未带来额外益处。

接触攻毒和共居时间的优化

接触攻毒模型更接近自然暴露情况。研究人员首先评估了6天共居方案，发现IV给予2-12C(14 mg/kg)完全预防了受体猪感染，而所有未处理对照均出现病毒感染。

缩短共居时间至3天后，IV给予2-12C(25 mg/kg)仍能完全预防感染，表明该模型具有高度敏感性。

黏膜递送2-12C在接触攻毒模型中的疗效

在接触攻毒模型中评估黏膜递送效果时，VMN给药(25 mg/ml, 两次剂量)与IV给药的预防效果相当，而MAD给药组5头猪中有2头出现病毒排出，表明其效果相对有限。

供体排毒阈值与感染传播

通过评估不同感染剂量(10³-10⁶ PFU)供体猪的传播能力，发现即使低剂量(10³ PFU)感染的供体也能传播病毒，而2-12C治疗的感染猪(即使接受10⁶ PFU攻毒)未传播病毒，表明抗体治疗可有效阻断传播链。

研究结论与意义

该研究通过系统比较单克隆抗体不同递送途径，确立了猪直接攻毒和接触攻毒模型在评估呼吸道病毒传播阻断疗法中的价值。研究证实，静脉注射和高剂量气溶胶给药均能有效预防流感传播，而鼻内给药效果相对有限。特别值得注意的是，接触攻毒模型更能模拟自然感染情况，为未来治疗策略评估提供了更可靠的平台。

研究结果对呼吸道传染病防控具有重要启示：首先，证实了单克隆抗体通过适当递送方式可有效阻断病毒传播；其次，明确了不同给药途径的优势和局限性，为临床给药方案设计提供了实验依据；最后，建立的猪模型平台为评估新型呼吸道病原传播阻断策略提供了标准化工具。这些发现不仅对流感防控具有重要意义，也为其他呼吸道病毒感染的抗体治疗研究提供了重要参考。

该研究的创新之处在于将治疗评估与传播阻断相结合，在生理相关性高的大型动物模型中系统评估了抗体递送策略，为未来开发更有效的呼吸道传染病防控措施奠定了坚实基础。随着基因递送平台和抗体半衰期延长技术的发展，这一研究平台有望加速新型预防和治疗策略的临床转化。