基于嵌合刺突蛋白的佐剂化疫苗CoVEXS5诱导肺组织驻留记忆T细胞并实现泛沙贝科病毒交叉保护

为解决SARS-CoV-2变异株免疫逃逸及泛沙贝科病毒（sarbecovirus）防护需求，悉尼大学团队开发了嵌合刺突蛋白抗原CoVEXS5，结合开放佐剂Sepivac SWETM，通过CHO细胞高效表达系统实现>95%纯度。研究证实该疫苗可诱导广谱中和抗体（nAbs）及肺组织驻留记忆CD4+ TRM细胞，对Delta、Omicron XBB.1.5及SARS-CoV-1均展现显著保护效果，为下一代泛冠状病毒疫苗开发提供新策略。

　　

随着SARS-CoV-2持续变异和动物源性冠状病毒溢出风险加剧，现有疫苗面临免疫持久性不足、变异株逃逸及全球分配不均三大挑战。尤其值得关注的是，蝙蝠等野生动物携带的多种沙贝科病毒（如SARS-CoV-1、WIV-1等）可能通过ACE2受体感染人类，而现有疫苗诱导的中和抗体（nAbs）对这些病毒交叉保护有限。更棘手的是，mRNA疫苗虽能快速更新但主要激活循环CD8⁺ T细胞，难以形成黏膜局部的长效免疫记忆。

悉尼大学传染病研究所James A. Triccas团队在《npj Vaccines》发表的研究中，通过理性设计构建了40种嵌合刺突蛋白（CSA），从中筛选出高表达、高稳定性的CoVEXS5（CSA05）。该抗原整合了Delta、Omicron等变异株的关键突变，采用CHO细胞悬浮培养实现克级产量，配合开放佐剂Sepivac SWE^TM形成疫苗制剂。研究通过假病毒中和实验、K18-hACE2转基因小鼠攻毒模型及仓鼠交叉保护实验，系统评估了其免疫原性和保护效力。

关键技术包括：1）基于Robetta和SWISS-MODEL的嵌合刺突蛋白结构预测；2）CHOEXpress?细胞系的高密度生物反应器培养；3）假病毒中和试验（NT50定量）评估抗体广度；4）流式细胞术检测肺组织CD4⁺CD69⁺CD49a⁺组织驻留记忆T细胞（T_RM）；5）Delta和XBB.1.5活病毒攻毒模型。

嵌合刺突蛋白的筛选与特性
通过计算模拟从13种候选抗原中选定CSA05（后命名CoVEXS5），其特点包括：保留Hexapro骨架的六脯氨酸稳定突变、去除弗林蛋白酶切割位点，RBD区域整合预测性突变（T478K、L452R等）。HPLC-SEC显示>95%纯度，4℃储存稳定性超6个月。假病毒中和谱显示，CoVEXS5对祖先株、Delta及Omicron亚系（BA.1-JN.1）的nAbs滴度较单一变异株抗原提升4-100倍，且能识别自然感染患者血清中的抗体表位。

动物模型中的保护效力
在K18-hACE2小鼠中，两次免疫5μg CoVEXS5可完全阻止Delta攻毒后的体重下降（p<0.001），支气管肺泡灌洗液（BALF）炎症细胞减少90%。仓鼠实验中，20μg剂量对Delta和XBB.1.5的攻击均实现鼻甲与肺部病毒清除（p<0.01），效果与Novavax疫苗相当。值得注意的是，mRNA-XBB加强组对SARS-CoV-1仅部分保护，而CoVEXS5组仓鼠感染后10天体重完全恢复（p<0.05），且早期即可检测到SARS-CoV-1特异性nAbs。

免疫机制解析
在mRNA初免-蛋白加强模型中，CoVEXS5使针对6种非SARS-CoV-2沙贝科病毒（如BANAL-52、BtKY72）的nAbs提升11-34倍。流式分析揭示其独特优势：经肌肉注射即可诱导肺实质CD4⁺CD69⁺CD49a⁺ T_RM细胞（占比达15%），而mRNA-XBB仅激活循环CD8⁺ T细胞。这些T_RM细胞经抗原再刺激可快速产生IFN-γ，与临床观察到的黏膜保护强相关。

该研究突破性地证明：单一嵌合刺突蛋白配合经济型佐剂即可实现泛沙贝科病毒防护。其创新性体现在三方面：1）通过结构指导的嵌合设计克服“抗原原罪”效应；2）CHO生产工艺使每升培养液产量达1克，适合中低收入国家；3）系统性激活nAbs与T_RM的双重防御机制。研究者特别指出，CoVEXS5诱导的CD4⁺ T_RM可能通过IL-5等细胞因子招募效应细胞至呼吸道，这为开发非注射型泛冠状病毒疫苗提供了新靶点。未来需在非人灵长类模型中验证其交叉保护广度，并探索该平台在MERS等其他冠状病毒中的应用。