同源和异源NDV及MVA SARS-CoV-2疫苗在小鼠和仓鼠中的免疫原性和有效性

《npj Vaccines》：Immunogenicity and efficacy of homologous and heterologous NDV and MVA SARS-CoV-2 vaccines in mice and hamsters

本研究评估了NDV-HXP-S和MVA-S(3P)疫苗同源与异源prime/boost方案在K18-hACE2小鼠和叙利亚仓鼠中的免疫原性及对SARS-CoV-2的保护效果，显示所有方案均显著降低病毒复制、体重损失和肺部病变，并诱导系统性及黏膜性体液和细胞免疫反应，其中NDV-HXP-S/MVA-S(3P)异源组合在抑制病毒传播中表现突出。

　　在面对新兴病毒如SARS-CoV-2时，制定有效的疫苗接种策略至关重要。SARS-CoV-2的迅速传播和变异能力，使得疫苗需要具备高度的适应性和有效性，以应对不同毒株带来的挑战。本研究通过评估两种不同的病毒载体疫苗——Newcastle disease virus (NDV) 与 modified vaccinia virus Ankara (MVA)——在K18-hACE2小鼠和叙利亚金hamster模型中的免疫原性和保护效果，探讨了其在SARS-CoV-2感染预防中的应用潜力。研究重点分析了同源（Homologous）与异源（Heterologous）的疫苗接种策略，即使用相同或不同载体平台进行首次和第二次接种，以期在不同动物模型中诱导更广泛的免疫反应，并评估其对病毒传播的抑制效果。

### 一、疫苗策略的免疫原性与保护效果

本研究中的疫苗候选物基于两种不同的病毒载体平台：一种是NDV-HXP-S，即通过引入六个脯氨酸替换（Hexa Pro, HXP）来稳定SARS-CoV-2刺突蛋白（S蛋白）的前融合构象，另一种是MVA-S(3P)，通过三个脯氨酸替换（3P）实现相同目的。这两种疫苗均在多个动物模型中显示出良好的免疫应答和保护效果。NDV-HXP-S通过鼻腔途径接种，而MVA-S(3P)则通过肌肉注射。这种策略设计旨在同时激活黏膜免疫和全身免疫，以提高疫苗的整体保护能力。

实验结果显示，无论是同源还是异源的疫苗接种策略，均能显著降低SARS-CoV-2在小鼠和叙利亚金hamster中的体重下降和病毒复制水平。在小鼠模型中，接种后体重仅轻微下降（5%），随后恢复；而未接种的小鼠则在感染后第7天达到人道终点。对于病毒复制水平，所有接种组的肺组织和鼻腔洗液（NW）中的SARS-CoV-2亚基因组E或基因组RdRp RNA水平均显著低于未接种对照组，表明疫苗能够有效抑制病毒在体内的复制。此外，疫苗接种显著减轻了肺部病理变化，减少了炎症反应和组织损伤，这进一步验证了疫苗在预防疾病方面的有效性。

在叙利亚金hamster模型中，接种NDV-HXP-S疫苗的小鼠在鼻腔和肺部表现出更显著的保护效果，特别是当采用异源接种策略（NDV-HXP-S/MVA-S(3P)）时，疫苗不仅降低了体重下降，还减少了鼻腔和肺部的病毒载量。同时，这些接种策略对病毒传播也显示出一定的潜力，特别是在鼻腔和肺部组织中检测到的活病毒载量显著减少。尽管样本量较小，导致部分结论尚不明确，但这些结果为异源接种策略在病毒防控中的应用提供了有力支持。

### 二、疫苗诱导的免疫应答分析

疫苗接种不仅在预防疾病方面表现出色，还能够有效诱导系统性与黏膜免疫应答。在小鼠模型中，所有接种组均检测到针对S蛋白的血清IgG和IgA抗体，其中异源接种策略（NDV-HXP-S/MVA-S(3P)）在系统性和黏膜免疫方面表现出更优的反应。特别是，黏膜IgA和IgG抗体水平在NDV-HXP-S接种后显著提高，这可能与该疫苗通过鼻腔途径直接作用于呼吸道黏膜有关。同时，所有接种策略均能诱导CD4+和CD8+ T细胞的活化，其中异源接种策略在T细胞的多功能反应（如同时分泌IFN-γ、TNF-α和IL-2）和记忆表型（如T细胞记忆性更强）方面表现更佳。

在叙利亚金hamster中，疫苗接种后血清中的抗S和抗受体结合域（RBD）IgG抗体水平显著提升，尤其是NDV-HXP-S/MVA-S(3P)策略，其中和抗体滴度最高。此外，研究还评估了这些疫苗对不同SARS-CoV-2变种的中和能力，结果显示，尽管这些疫苗对原始毒株和早期变种（如Beta和Delta）具有较强的中和能力，但对近期的Omicron变种（如BA.5和XBB.1.5）的中和能力相对较低，这可能与病毒的抗原变异有关。然而，异源接种策略在一定程度上能够提高对这些变种的中和效果，说明其在应对病毒变异方面具有一定优势。

### 三、疫苗对病毒传播的抑制效果

病毒传播是SARS-CoV-2防控的重要挑战之一，尤其是在人与人之间直接接触传播的情况下。本研究通过将接种动物与未接种动物共同饲养的方式，评估了疫苗对病毒传播的抑制效果。结果显示，接种NDV-HXP-S的动物在与未接种动物共同饲养时，其鼻腔和肺部的病毒载量显著低于未接种对照组，这表明黏膜免疫在阻止病毒传播方面发挥了关键作用。特别是异源接种策略（NDV-HXP-S/MVA-S(3P)）在所有接种动物中表现出最强的病毒清除能力，甚至在所有鼻腔和肺部组织中均未检测到活病毒。这一结果表明，异源接种策略在抑制病毒传播方面具有独特优势。

然而，由于样本量较小，部分结论仍需进一步验证。例如，虽然NDV-HXP-S/MVA-S(3P)接种组的病毒载量显著低于其他组，但这一差异是否具有统计学意义尚不明确。此外，疫苗对不同传播路径的抑制效果也需进一步研究，以明确其在实际应用中的有效性。

### 四、不同接种顺序对免疫应答的影响

本研究还探讨了疫苗接种顺序对免疫应答的影响。例如，NDV-HXP-S作为首剂，MVA-S(3P)作为加强剂（即NDV-HXP-S/MVA-S(3P)）与相反顺序（MVA-S(3P)/NDV-HXP-S）相比，表现出更广泛的中和能力以及更强烈的系统性和黏膜免疫应答。这可能与NDV-HXP-S在黏膜免疫中的作用有关，而MVA-S(3P)则在系统性免疫中具有优势。此外，研究还提到，疫苗接种顺序可能会影响免疫应答的广度和持久性，因此在设计疫苗接种策略时，需要考虑这一因素。

### 五、疫苗的临床潜力与未来研究方向

尽管本研究主要基于动物模型，但其结果对疫苗开发具有重要的临床参考价值。NDV-HXP-S和MVA-S(3P)疫苗已被证明在多个动物模型中具有良好的安全性和免疫原性，并且在泰国和墨西哥已获批作为加强疫苗。这些结果表明，这两种疫苗可能成为未来SARS-CoV-2疫苗策略的重要组成部分，特别是在需要应对病毒变异和传播风险的场景中。

此外，研究还指出，异源接种策略可能比同源策略更有效，因为使用不同载体可以减少抗载体免疫对疫苗效果的干扰。这一发现对疫苗设计具有重要意义，特别是在疫苗需要多次接种或用于不同人群的情况下，异源接种策略可以提供更持久和更广泛的免疫保护。

### 六、研究的局限性与未来展望

尽管本研究取得了重要进展，但仍存在一些局限性。例如，样本量较小，尤其是在叙利亚金hamster的传播实验中，这可能影响结果的统计效力。因此，未来的研究应扩大样本规模，以更准确地评估不同疫苗策略的效果。此外，还需进一步研究疫苗对新兴SARS-CoV-2变种的保护效果，以及其在更长时间内的免疫持久性。这些研究将有助于更全面地理解疫苗的保护机制，并为其在实际应用中的优化提供依据。

另外，由于SARS-CoV-2具有神经侵袭性，未来的研究还应评估这些疫苗对中枢神经系统的影响，以确保其在所有感染部位的保护能力。此外，疫苗的制造成本、安全性和可操作性也是未来研究的重要方向，特别是如何在大规模生产中保持其免疫原性和有效性。

### 七、总结与意义

本研究系统评估了NDV和MVA病毒载体疫苗在不同接种策略下的免疫原性和保护效果，并在小鼠和叙利亚金hamster模型中验证了其对SARS-CoV-2感染和传播的抑制作用。结果表明，无论是同源还是异源接种策略，这些疫苗都能有效诱导系统性和黏膜免疫应答，从而提供全面的保护。其中，异源接种策略（特别是NDV-HXP-S/MVA-S(3P)）在多个方面表现出更优的免疫反应，包括更强的T细胞应答和更高的中和抗体滴度。这些发现不仅为SARS-CoV-2疫苗策略提供了新的思路，也为应对其他具有高传播潜力的病原体提供了参考。

未来的研究应进一步优化疫苗接种策略，提高其在实际应用中的效果，并探索其在不同人群中的适用性。同时，随着SARS-CoV-2的持续变异，疫苗的更新和改进将是不可避免的。通过结合不同疫苗平台，如NDV和MVA，可以提高疫苗的适应性和有效性，从而更好地应对未来的病毒威胁。此外，深入研究疫苗的免疫机制，特别是黏膜免疫和T细胞记忆性，将有助于开发更高效的疫苗，以减少病毒传播和重症发生率。