表位优化疫苗Epigraph为猪流感A病毒提供持久广谱免疫保护

为解决猪流感A病毒(IAV-S)疫苗更新滞后和株系特异性免疫的难题，研究人员开发了基于计算表位优化的Epigraph疫苗。该研究通过腺病毒载体递送三价HA免疫原，在小鼠和猪模型中证实其能诱导针对多种H1亚型IAV-S的交叉保护性抗体和T细胞反应，显著降低病毒脱落和肺部病理损伤。这项发表于《Nature Communications》的成果为开发通用型猪流感疫苗提供了新策略。

　　

猪流感A病毒(IAV-S)长期困扰着养猪业和公共卫生领域，其H1亚型病毒具有惊人的遗传多样性，而现有疫苗却面临三大困境：更新周期长、免疫保护范围窄、持续时间短。更令人担忧的是，猪作为"病毒混合器"的特殊生理结构——呼吸道同时存在α-2,3和α-2,6唾液酸受体，使得它们能同时感染禽流感和人流感病毒，成为潜在大流行毒株的"孵化器"。2009年H1N1流感大流行就是惨痛教训，该病毒造成全球25%人口感染，第一年就导致15-57万人死亡。面对这种局面，传统灭活疫苗(WIV)平台显得力不从心，不仅存在疫苗增强呼吸道疾病(VAERD)风险，对异源毒株的保护效果也十分有限。

美国内布拉斯加大学林肯分校的Erika M. Petro-Turnquist等研究者另辟蹊径，采用计算生物学方法开发了名为Epigraph的表位优化疫苗。这项突破性研究发表在《Nature Communications》期刊，其核心创新在于采用图论算法，从1930-2021年间6047条猪H1血凝素(HA)序列中，筛选出包含最常见T/B细胞表位的三组免疫原。与常规共识序列方法不同，Epigraph特别考虑了9-mer表位长度范围内氨基酸组合的局部频率，从而更好地保留了构象表位和免疫优势表位。研究团队通过腺病毒5型载体递送这些优化免疫原，在啮齿类和靶动物模型中系统评估了其免疫保护效果。

关键技术方法包括：基于流感研究数据库构建HA序列库，使用Epigraph算法进行表位优化；将设计的免疫原克隆至复制缺陷型腺病毒载体；通过血凝抑制试验(HI)和ELISpot分别评估体液免疫和细胞免疫；选用代表不同进化分支的H1N1病毒株进行异源攻毒实验；采用组织病理学和免疫组化分析肺部病变；开展为期6个月的抗体持久性追踪。实验动物包括BALB/c小鼠和美国约克夏猪，病毒毒株来自美国农业部病毒库和BEI资源库。

"Epigraph疫苗设计及特征"部分显示，三组Epigraph免疫原在系统发育树上分别位于主要分支和外围分支，对输入序列群体的表位覆盖率比野生型(WT)高6%，比商业疫苗代表株高10%。Western blot证实所有免疫原均能有效表达。氨基酸相似性分析显示，Epigraph与各类H1毒株的HA相似度在76-98%之间，具备广谱覆盖潜力。

"小鼠模型中的交叉保护"结果令人振奋。用高度异源的α分支(1A.1)毒株攻毒时，仅Epigraph组小鼠完全避免体重下降和死亡，肺病毒载量显著低于WT组。而对γ分支(1A.3.3.3)和δ1分支(1B.2.2)毒株，Epigraph和WT组均能完全保护，但商业疫苗FluSure XP^?组仍出现12-20%体重减轻。这表明Epigraph在应对遗传距离远的毒株时优势更明显。

在靶动物猪模型中，"交叉反应抗体应答"数据更为亮眼。单剂免疫后，Epigraph组对12株测试毒株中7株(58%)产生保护性HI抗体(≥1:40)，而WT组仅对4株(33%)有效，FluSure XP^?组则全军覆没。加强免疫后，Epigraph实现对全部测试毒株(包括人源H1N1pdm09和禽源H1)的100%覆盖，HI效价是商业疫苗的3-5倍。值得注意的是，Epigraph诱导的抗体能识别亚洲分离株，显示其跨地域保护潜力。

研究团队通过"交叉反应性T细胞应答"分析揭示了更深层的免疫机制。Epigraph免疫猪对1931年古典猪流感毒株、1934年PR8人流感毒株和2009大流行毒株均产生更强的IFN-γ分泌反应，表位图谱显示其识别范围更广。特别是一些新发现的免疫优势表位位于HA关键抗原区，可能通过辅助T细胞(Th)促进抗体亲和成熟和细胞毒性T细胞(CTL)活化。

在"临床保护效果评估"中，用当前流行株γ分支毒株攻毒后，Epigraph组猪完全不发热，鼻拭子病毒脱落量显著低于其他组。病理学检查显示，Epigraph组肺部无肉眼可见病变和病毒抗原阳性细胞，而FluSure XP^?组虽控制住病毒复制，却出现中度间质性肺炎——这种免疫病理反应与临床报道的VAERD现象高度吻合。

最引人注目的是"抗体持久性研究"。在模拟商品猪生命周期的6个月观察中，Epigraph诱导的HI抗体始终保持保护水平，而商业疫苗抗体在30-60天内就跌破阈值。这种持久性对需要长期保护的种猪尤为重要，对商品猪也能覆盖整个养殖周期。

讨论部分指出，Epigraph的优势源于其独特设计理念：不同于单纯追求序列相似性的共识方法(如COBRA)，它通过局部氨基酸组合优化，更好地保留了天然蛋白的免疫原性构象。虽然研究采用腺病毒载体，但比较实验证实WT免疫原使用相同载体却效果逊色，说明保护优势主要来自表位优化。不过作者也指出，腺病毒载体可能受母源抗体干扰，未来需要评估替代血清型加强免疫策略。

这项研究的意义远超猪病防控范畴。首先，Epigraph对禽源和人源毒株的交叉保护，有望阻断猪作为"病毒混合器"的角色。其次，该平台可快速应对新发毒株——只需更新输入序列库重新计算即可。最后，这种计算疫苗学方法为开发人类通用流感疫苗提供了新思路。正如研究者强调，考虑到H1亚型的遗传多样性是H3亚型的近3倍，Epigraph的成功预示着其在其他亚型中的应用潜力。随着进一步优化，这种"一次接种，多方保护"的策略或将成为应对流感病毒进化的利器。