mRNA递送环子孢子蛋白表位疟疾疫苗在小鼠模型中诱导保护性免疫

《npj Vaccines》：mRNA delivery of circumsporozoite protein epitope-based malaria vaccines induces protection in a mouse model

本刊推荐：为应对疟疾疫苗保护力不足的挑战，本研究聚焦于恶性疟原虫环子孢子蛋白(PfCSP)的多表位疫苗设计。研究人员通过自组装纳米颗粒展示NANP重复序列、连接区表位等关键抗原区域，并首次采用mRNA-LNP递送系统。结果显示，含有连接区和NANP重复序列的J3R3免疫原通过mRNA递送可实现99%的肝期寄生虫负荷降低，部分小鼠获得无菌免疫。该研究为开发超越RTS,S的第二代疟疾疫苗提供了新策略。

　　

疟疾仍是全球最致命的寄生虫传染病之一，每年导致约2.49亿感染病例和60.8万人死亡。尽管世界卫生组织已批准RTS,S/AS01和R21/Matrix-M两种疟疾疫苗，但其保护效果存在个体差异且随时间衰减。现有疫苗主要靶向恶性疟原虫环子孢子蛋白(PfCSP)的NANP重复序列和C端结构域，却忽略了N端结构域和连接区等重要表位。这促使科学家们思考：能否设计出覆盖更多保护性表位的第二代疫苗？

近日发表在《npj Vaccines》的研究给出了肯定答案。斯克里普斯研究所领衔的国际团队创新性地将mRNA疫苗技术应用于疟疾疫苗研发，通过系统筛选PfCSP关键表位，成功开发出能诱导近乎完全保护的新型疫苗候选物。

研究团队采用多项前沿技术方法：利用自组装纳米颗粒(24聚体铁蛋白和60聚体光裂合酶)展示不同PfCSP表位；通过mRNA-脂质纳米粒(LNP)递送系统表达膜锚定免疫原；采用转基因疟原虫孢子攻击模型评估肝期寄生虫负荷；使用生物发光成像技术定量检测感染程度。

免疫原设计

研究人员设计了两种糖基化纳米颗粒系统，分别展示PfCSP的不同表位区域。为聚焦免疫应答，他们工程化改造了纳米颗粒表面，增加糖基化位点以屏蔽非特异性免疫反应。设计的表位包括：(NANP)₆重复序列、包含NPDP/NVDP基序的连接区表位(J2、J3)、结合连接区与NANP的J3R3复合表位、野生型和改造的C端αTSR结构域，以及新发现的N端线性表位(P1、P2等)。

体外表征

通过ELISA和流式细胞术验证，所有纳米颗粒和膜锚定免疫原均能正确展示构象表位，并与已知保护性单克隆抗体(如L9、317等)高效结合。特别是针对C端结构域的免疫原，经改造后能选择性保留对保守表位的结合能力，同时减少对株系特异性表位的反应。

血清学应答

动物实验显示，60聚体纳米颗粒比24聚体诱导更强的抗体反应。J3R3-60mer对连接区表位的免疫原性最强，而改造的C端免疫原(MD1)能特异性引导抗体靶向保守的β表位区域。值得注意的是，N端表位免疫原产生的抗体效价明显低于重复序列和C端免疫原。

活寄生虫小鼠攻击实验

保护效果评估发现，60聚体纳米颗粒普遍优于24聚体。单独使用(NANP)₆或J2表位分别提供60%和50%的肝期保护，而完整的连接区表位(J3)保护效果提升至80%。最具突破性的发现是J3R3-60mer纳米颗粒，其保护率高达90%，与RTS,S/AS01和全长单体CSP相当。

相比之下，C端结构域免疫原最多仅提供36%的保护，N端表位保护效果在27%-60%之间。联合免疫J3R3与C端免疫原未能产生协同增效作用。

mRNA-LNP免疫

研究最引人注目的成果来自mRNA递送平台。J3R3-60mer mRNA-LNP和跨膜锚定J3R3-TM mRNA-LNP均实现99%的肝期寄生虫负荷降低，显著优于蛋白疫苗。在生存分析中，J3R3-TM mRNA-LNP组90%的小鼠获得完全保护，未出现寄生虫血症。

剂量效应实验显示，J3R3-60mer mRNA在1μg至10μg剂量范围内均能有效抑制寄生虫感染，且保护效果呈剂量依赖性。与RTS,S/AS01的头对头比较证实，mRNA疫苗诱导的NANP特异性IgG效价更高，保护效果相当。

研究结论与意义

本研究系统评估了PfCSP各表位区域的保护潜力，明确重复序列表位(特别是连接区与NANP复合表位)是诱导保护性免疫的关键。mRNA-LNP递送的J3R3免疫原展现出近乎完美的保护效果，其优势可能源于：①更高效的抗原表达和呈递；②更强的T细胞辅助作用；③持久的免疫记忆形成。

该研究的创新点在于：首次将mRNA疫苗技术系统应用于疟疾亚单位疫苗设计；通过表位去免疫优势策略，发现连接区表位的重要价值；建立多表位筛选平台，为后续疫苗优化提供蓝图。虽然小鼠模型存在局限性，但本研究为开展人体挑战试验奠定了坚实基础，有望推动第二代疟疾疫苗的临床转化。

未来研究方向包括：优化表位组合、探索与T细胞疫苗联用策略、评估长效保护效果。随着mRNA技术的成熟，这种高效、灵活的疫苗平台有望为疟疾消灭计划提供关键工具。