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为解决重组卡介苗(rBCG)诱导持久免疫应答,尤其高效价中和抗体(Nabs)的挑战,研究人员构建表面展示 SARS-CoV-2 受体结合域(RBD)的 CW-rBCG::RBD。发现其显著增强 Nabs 及 Tfh、Tcm 细胞应答,为优化疫苗平台提供策略。
在传染病防控与疫苗研发领域,如何激发持久且高效的免疫应答一直是核心难题。卡介苗(BCG)作为经典减毒疫苗,虽在结核病预防中广泛应用,且因其安全性、胞内持续性和强免疫刺激性被视为递送抗原的潜在载体,但传统重组卡介苗(rBCG)在诱导持久中和抗体(Nabs)方面存在明显不足,难以有效应对如新冠病毒等新兴病原体的挑战。在此背景下,探索优化卡介苗载体、提升其免疫原性的策略迫在眉睫。
为突破这一困境,复旦大学、上海公共卫生临床中心等国内研究机构的研究人员开展了相关研究。他们构建了一种在细胞壁表面展示 SARS-CoV-2 受体结合域(RBD)抗原的重组卡介苗菌株 CW-rBCG::RBD,并对其诱导的免疫应答进行了系统评估。研究成果发表在《Scientific Reports》,为卡介苗疫苗平台的优化提供了重要方向。
研究中主要采用的关键技术方法包括:通过基因工程技术将 19-KD 抗原启动子和信号肽序列整合到穿梭载体 pMV261,构建 CW-rBCG::RBD 菌株;利用 Triton X-114 相分离法分离细菌亚细胞组分,结合 Western blot 和流式细胞术验证 RBD 抗原的细胞表面定位;运用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测抗体滴度,采用假病毒中和试验评估中和抗体(Nabs)活性;通过流式细胞术分析 T 滤泡辅助细胞(Tfh)、中枢记忆 T 细胞(Tcm)等免疫细胞频率,借助 ELISPOT assay 检测细胞因子分泌情况。
结果
RBD 抗原在重组卡介苗细胞壁的表达与定位
通过基因工程手段成功构建 CW-rBCG::RBD,Western blot 和流式细胞术显示,RBD 抗原主要富集于 Triton X-114 不溶性细胞壁组分,每 10?菌落形成单位(cfu)的细胞壁中 RBD 抗原含量约 850 ng,证实抗原在细胞表面的有效展示。
静脉免疫诱导强效体液免疫应答
单剂量静脉注射 CW-rBCG::RBD 可诱导可检测的 RBD 特异性 IgG 滴度(1,600),两剂 prime-boost 方案使 IgG 滴度升至 3,200,中和抗体(NT??)达 4,485,显著高于亲本 BCG 和 RBD 亚单位疫苗(RBD^{AS01})。
细胞免疫应答的增强与记忆细胞形成
免疫 12 周后,CW-rBCG::RBD 组脾脏中 Tfh 细胞(CD4?CD44?CD62L?GL7?CXCR5?PD-1?)和 Tcm 细胞(CD4?CD44?CD62L?)频率显著高于对照组,ELISPOT 试验证实 IFN-γ 分泌细胞数量增加,显示持久的记忆 T 细胞应答。
初免 - 加强策略的协同效应
CW-rBCG::RBD 初免后以 RBD^{AS01} 加强,8 周时中和抗体滴度达 10,321,且诱导显著的 IgG2a 抗体应答,IgG2a/IgG1 比值为 3,呈现 Th1 型免疫偏倚。骨髓中 IgG2a?RBD?B 细胞比例增加,表明长期体液免疫记忆的形成。
皮下共免疫的长期免疫维持
皮下共注射 CW-rBCG::RBD 与 RBD^{AS01},中和抗体滴度在 31 周时仍维持在 1,795,显著高于 BCG 共免疫组和 RBD^{AS01} 单独组,同时脾脏 Tfh 细胞和肺脏 Tcm 细胞频率更高,显示长效免疫保护潜力。
结论与讨论
本研究表明,将抗原展示于卡介苗细胞壁表面是提升其免疫原性的有效策略。CW-rBCG::RBD 通过促进抗原与免疫细胞的早期有效接触,不仅增强了中和抗体的产生,还诱导了持久的 Tfh 和 Tcm 细胞应答,为解决传统 rBCG 在体液免疫诱导中的不足提供了新途径。此外,不同免疫途径(静脉与皮下)与亚单位疫苗的联合应用策略,为优化疫苗接种方案提供了实验依据。该研究不仅拓展了卡介苗在抗病毒疫苗中的应用潜力,也为开发针对其他病原体的新型疫苗平台奠定了基础,在全球传染病防控背景下具有重要的科学意义和临床转化价值。