mRNA-LNP疫苗在虹鳟鱼传染性造血器官坏死病毒防控中的突破性应用

本研究针对水产养殖中传染性造血器官坏死病毒(IHNV)的高致死率问题，开发了基于糖蛋白(G)编码的mRNA-LNP疫苗。通过优化UTR序列和剂量筛选，证实mG1-LNP单次免疫可诱导83.3%存活率及1:244中和抗体效价，首次为鱼类病毒防控提供了mRNA疫苗实证。该研究为水产疫苗开发提供了新范式。

　　

水产养殖业长期面临传染性造血器官坏死病毒(IHNV)的严峻威胁，这种RNA病毒能导致虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)80%-100%的死亡率。尽管传统灭活疫苗和DNA疫苗取得一定进展，但存在开发周期长、免疫原性不足等问题。随着COVID-19疫情中mRNA疫苗的成功应用，这种具有快速开发、强免疫原性优势的技术平台，为水产病毒防控提供了新思路。然而，鱼类变温特性、独特免疫机制及水生环境特殊性，对mRNA疫苗的稳定性、递送系统和生态安全性提出了全新挑战。

华东理工大学的研究团队在《npj Vaccines》发表的研究中，创新性地将IHNV糖蛋白(G)编码mRNA与商业化脂质纳米颗粒(LNP)结合，通过系统优化非编码区(UTR)和剂量方案，成功开发出适用于虹鳟鱼的mRNA-LNP疫苗。研究采用三种UTR设计方案：病毒天然UTR(mG1)、人源α-珠蛋白5'UTR+β-珠蛋白3'UTR(mG2/mG3)，通过流式细胞术、Western blot等技术验证体外表达效率后，选用SM102脂质体封装疫苗，并在6-10g虹鳟鱼模型中评估免疫效果。

关键技术方法

1. UTR优化设计：比较病毒天然UTR与人源UTR在HEK293T和CHSE-214细胞的表达差异
2. LNP封装：采用微流控技术将mRNA与SM102/DSPC/DMG-PEG2000/胆固醇(50:10:1.5:38.5)组装
3. 免疫评估：单次肌注1-40μg剂量后，通过ELISA检测IgM、中和抗体及qPCR分析免疫基因
4. 攻毒实验：28天后用10³ TCID₅₀ GS21毒株腹腔攻击

主要研究结果

Optimization of different UTRs ensuring mRNA constructs expression
通过EGFP报告系统发现，含病毒天然UTR的mE1在鱼类细胞CHSE-214中荧光强度达对照组的9.7倍，而人源UTR组合mE2在哺乳细胞中表现更优（15倍），揭示物种特异性UTR对表达效率的关键影响。

Validation of mRNA vaccines encoding glycoprotein ex vivo
稳定性实验显示mG1（病毒天然UTR）在72小时内降解最慢，Western blot证实其糖蛋白产量最高。肌肉组织免疫组化显示接种48小时后即有显著抗原表达。

Immune protection effect of G mRNA-LNPs against IHNV infection
10μg mG1-LNP单次免疫诱导的中和抗体效价（1:244）显著高于其他组，攻毒后获得83.3%存活率和75%相对保护率(RPS)，且抗体水平与14-28天呈持续上升趋势。

mG1-LNP offers strong protection against IHNV infection
剂量效应研究发现10μg为最优剂量（RPS 84.61%），过高剂量反而降低效价。生物分布显示疫苗28天后在肌肉和肝脏完全清除，同时qPCR证实脾脏和头肾中Mx-1、IFN-γ等免疫基因持续高表达。

这项研究首次实证了mRNA-LNP疫苗在水产病毒防控中的可行性。通过保留病毒天然UTR的策略，克服了鱼类变温生理对翻译效率的影响；10μg单次免疫方案解决了水产养殖中加强免疫操作难的痛点。尽管84.61%的RPS略低于DNA疫苗，但其快速开发、良好生物分布特性为应对突发性水产疫情提供了新选择。研究人员特别指出，未来需针对鱼类免疫特性优化LNP递送系统，并开展大规模生态安全性评估。该成果不仅为IHNV防控提供直接解决方案，更为其他水产病原mRNA疫苗开发建立了技术范式。