一种新型鹦鹉喙羽病疫苗的安全性和免疫原性以及热稳定性喷雾干燥配方的优化

《Urology》：Safety and immunogenicity of a novel psittacine beak and feather disease vaccine and optimisation of a thermostable spray-dried formulation

Tridip Das等开发了一种喷雾干燥的PBFD病毒样颗粒（VLP）疫苗，通过Design of Experiment优化参数，获得3.1–9.5μm的稳定颗粒，保持12个月室温保质期和热稳定性，鸡模型显示肌肉注射有效诱导抗体，而黏膜途径效果不显著。

　　这项研究探讨了一种新型的喷雾干燥子单位疫苗配方，旨在改善鹦鹉和鹦鹉科鸟类的鹦鹉喙羽病（PBFD）疫苗的热稳定性、储存寿命以及通过黏膜免疫途径的递送能力。PBFD是由一种单链DNA病毒——鹦鹉圆环病毒（BFDV）引起的，对野生和圈养的鹦鹉种群构成了持续的威胁，特别是在澳大利亚，该病毒已被列为对濒危鹦鹉科鸟类的关键威胁过程。由于目前的实验性疫苗依赖于注射途径递送重组衣壳蛋白，这限制了其在幼鸟中的应用以及大规模接种的可行性。因此，开发一种安全、有效且适合早期免疫的疫苗递送系统显得尤为重要。

研究中使用的疫苗候选蛋白来自BFDV基因组中的Cap基因，该基因在一种名为Major Mitchell's cockatoo的鹦鹉中被分离出来。通过将该基因引入表达载体，研究团队成功表达了完整的BFDV衣壳蛋白，并进一步提纯形成病毒样颗粒（VLPs）。VLPs在免疫反应中表现出良好的抗原性，并且在实验中被证明可以诱导显著的抗体反应。然而，传统的注射方式对于幼鸟来说不够友好，且难以大规模应用。为了解决这一问题，研究团队采用了喷雾干燥技术，将VLPs转化为粉末形式，以提高其热稳定性、储存寿命和适用于黏膜免疫的潜力。

喷雾干燥是一种广泛应用的工业技术，它通过将液体疫苗成分快速干燥成粉末，显著提高了疫苗的稳定性。该技术不仅能够减少对冷链运输的依赖，还能支持多种递送途径，如口服、鼻腔、肺部甚至注射。在本研究中，使用了D-(+)-葡萄糖二酸（trehalose）作为稳定剂，与BFDV衣壳蛋白混合后进行喷雾干燥。通过优化喷雾干燥参数，包括进料流速、进气温度、喷嘴气体流量和稳定剂浓度，研究团队获得了粒径在3.1至9.5微米之间的蛋白大颗粒，这种粒径对于抗原呈递细胞的吞噬作用至关重要。

此外，研究还评估了喷雾干燥疫苗的残留水分含量（RMC），发现其在1.7%至8.6%之间，符合干燥生物制品的标准。这种水分含量不仅有助于保持疫苗的稳定性，还能有效抑制微生物生长。通过热稳定性测试，喷雾干燥疫苗在4°C至65°C的温度范围内均能保持良好的抗原活性，相较于未干燥的VLPs在生理缓冲液中表现出更长的储存寿命。

研究团队还对喷雾干燥疫苗的抗原保留能力进行了评估，发现其在12个月内的抗原活性仅有轻微下降（约10倍减少），这为疫苗的长期储存和运输提供了良好的基础。这些结果表明，喷雾干燥疫苗在抗原保留和热稳定性方面优于传统的VLPs形式，使其在实际应用中更具优势。

在免疫学实验中，研究团队使用了30只无特定病原体的鸡作为实验模型，分为五个组，分别接受不同的疫苗递送方式。其中，G1组通过肌肉注射接种了喷雾干燥的VLP疫苗，G2组通过眼鼻途径接种，G3组通过泄殖腔途径接种，而G4组则使用了油佐剂形式的疫苗，G5组作为未接种的对照组。结果显示，肌肉注射的G1组和油佐剂接种的G4组均表现出显著的抗体反应，而通过眼鼻或泄殖腔途径接种的G2和G3组的反应则较为有限，且未达到统计学显著水平。尽管如此，研究团队指出，通过添加黏膜佐剂或优化递送策略，有望提高这些途径的免疫效果。

此外，研究团队还对疫苗接种后的组织反应进行了评估，发现所有接种部位的组织均未出现异常结构变化或病变，表明喷雾干燥疫苗对组织无明显毒性或刺激性。血液学分析显示，接种后的鸡只血液指标保持在正常范围内，没有显著的炎症或应激反应，进一步验证了疫苗的安全性。

这项研究不仅为PBFD疫苗的开发提供了新的思路，也为其他需要在幼鸟中进行早期免疫的病毒性疾病提供了潜在的解决方案。喷雾干燥技术能够有效提升疫苗的热稳定性和储存寿命，同时支持多种递送方式，使疫苗更容易在野外和圈养环境中应用。此外，该研究还强调了黏膜免疫在疾病预防中的重要性，并指出了通过优化佐剂和递送策略，可以进一步提高黏膜免疫的有效性。

研究的创新之处在于利用喷雾干燥技术，将VLPs转化为适合黏膜递送的粉末形式，同时保持其良好的抗原性和稳定性。这不仅为鹦鹉科鸟类的疫苗开发提供了新的技术平台，也为其他需要类似疫苗的动物种群提供了借鉴。未来的研究可以进一步探索如何优化佐剂选择，以提高黏膜递送疫苗的免疫效果，并扩大其在不同鸟类物种中的应用范围。

综上所述，这项研究为PBFD疫苗的开发提供了一个具有前景的策略，展示了喷雾干燥技术在提升疫苗性能方面的潜力。通过优化参数和测试不同递送方式，研究团队为未来疫苗的规模化生产与应用奠定了基础。这一成果不仅对鹦鹉科鸟类的保护具有重要意义，也为其他动物疫苗的开发提供了重要的技术参考。