鱼类B细胞应答的疫苗平台依赖性重塑：mRNA、DNA与减毒疫苗诱导的抗体谱差异解析

本研究针对水产养殖中疫苗保护机制不清的难题，通过比较mRNA、DNA和减毒疫苗在虹鳟鱼中诱导的B细胞应答差异。研究人员发现三种疫苗均能产生中和抗体（IgM）并提供保护，但减毒疫苗通过高频公共克隆型（public clonotypes）驱动免疫，mRNA疫苗引发强烈的个体化克隆扩增，而DNA疫苗对B细胞库（IgHμ repertoire）扰动最小。该研究为水产疫苗设计提供了分子免疫学依据，揭示了脊椎动物免疫应答的进化保守性与平台特异性。

　　

水产养殖业面临病毒性疾病的严峻挑战，而疫苗接种是防控的关键手段。尽管减毒疫苗在鱼类中效果显著，但其安全性问题不容忽视；DNA疫苗已成功商业化应用，mRNA疫苗则被视为新兴技术，但二者作用机制仍不明确。更关键的是，作为最古老的脊椎动物之一，鱼类的免疫系统既保留着与哺乳动物相似的基础架构（如V(D)J重排机制），又存在淋巴组织分布、抗体类别等显著差异。这种进化距离使得鱼类成为研究疫苗应答机制的独特模型，但当前对不同疫苗平台如何重塑鱼类B细胞库（B-cell repertoire）的认识几乎空白。

法国农业与环境研究院（INRAE）的研究团队在《npj Vaccines》发表的研究中，首次系统比较了编码相同病毒糖蛋白（VHSV-G）的mRNA疫苗（LNP包裹）、DNA疫苗（pcDNA3.1载体）和减毒病毒疫苗在等基因虹鳟鱼中的B细胞应答特征。通过高通量B细胞受体测序（IgHμ repertoire sequencing）结合血清学分析，发现三种疫苗虽均能诱导保护性免疫，但呈现出截然不同的B细胞库重塑模式：减毒疫苗依赖高频公共克隆型（如IGHV1-18 * 02/IGHJ3谱系）产生强中和抗体；mRNA疫苗在部分个体中引发剧烈但个体化的克隆扩增；DNA疫苗则保持B细胞库稳定，仅诱发有限克隆扩增。这些发现不仅为水产疫苗优化提供指导，更揭示了脊椎动物免疫应答的进化可塑性。

研究采用四项关键技术：1）等基因虹鳟鱼模型（B57克隆系）消除遗传背景干扰；2）基于SMARTer 5' RACE的IgHμ库测序；3）OLGA模型计算克隆型生成概率（pgen）；4）ATrieGC算法进行克隆聚类分析。血清学检测包括病毒中和试验（抗IgM单抗1.14阻断验证）和ELISA。

疫苗保护与抗体应答特征
通过比较接种后90天的血清学数据，发现三种疫苗均能诱导病毒中和活性，但减毒疫苗组ELISA抗体滴度显著高于核酸疫苗组。中和实验证实所有保护均由IgM抗体介导，但核酸疫苗组血清总抗体水平与对照组无统计学差异，提示其可能依赖特定高效价克隆。

B细胞库整体结构分析
IGHV/J基因使用分析显示，mRNA疫苗组出现IGHV6-31偏好性，且两名个体出现Top100克隆型占比40-50%的极端扩增（图1B）。减毒疫苗与DNA疫苗的库多样性（Shannon指数）与对照组相当，而mRNA疫苗因个体差异导致整体多样性降低。

克隆型共享模式
减毒疫苗组检测到183个高频共享克隆型（≥4/5个体），显著多于DNA（53）和mRNA疫苗（54）（图2A）。UpSet分析显示各疫苗组的Top50克隆型列表（TCL）几乎无交叉，证实平台特异性应答。值得注意的是，已知的8个抗VHSV公共克隆型在减毒疫苗中高频表达（图3A），在核酸疫苗中仅低频出现（平均频率2.5×10^-4）。

克隆聚类特征
ATrieGC聚类发现mRNA疫苗组特有10个高表达簇（>2000 MID），如簇75229（ARLYNAFDY_IGHV6-4 * 02）在个别鱼中剧烈扩增（图7B）。减毒疫苗组则显著富集簇9352（ARYNGNADFY_IGHV1-18 * 01），包含已知公共克隆型（图8）。pgen分析显示减毒疫苗扩增的克隆型具有显著更高的生成概率（p=0.0039）。

该研究揭示脊椎动物B细胞应答存在"平台依赖性编程"现象：减毒疫苗通过先天免疫激活促进高pgen公共克隆扩增；mRNA疫苗的LNPs载体可能增强抗原呈递，驱动个体化强应答；DNA疫苗则维持库稳定性，暗示其更依赖T细胞辅助。这些发现为水产疫苗设计提供新思路——减毒疫苗适合快速免疫，mRNA疫苗可定制化加强，DNA疫苗则适合基础免疫。从进化视角看，鱼类与哺乳类共享公共克隆型机制，但疫苗平台选择压力显著不同，这对理解脊椎动物免疫系统进化具有重要意义。研究建立的等基因鱼模型和单细胞免疫库分析方法，为比较疫苗学研究提供了创新工具。