基于高度保守外膜蛋白OmpA1/OmpA2/Pal的金纳米颗粒疫苗在类鼻疽呼吸道感染中的保护作用评估

研究人员针对类鼻疽病缺乏有效疫苗的现状，通过反向疫苗学筛选出Burkholderia pseudomallei(Bpm)高度保守的外膜蛋白OmpA1/OmpA2/Pal，构建金纳米颗粒(AuNP)疫苗平台。研究发现AuNP-OmpA1/2能诱导Th1/Th2平衡免疫反应，对致死性呼吸道感染提供显著保护，且抗体对B. mallei/B. multivorans/B. cenocepacia具有交叉反应性，为泛伯克霍尔德菌疫苗开发奠定基础。

　　

在全球范围内，类鼻疽病每年导致约16.5万例感染和8.9万例死亡，其病原体Burkholderia pseudomallei(Bpm)被列为一级生物威胁制剂。更令人担忧的是，气候变化正加速该细菌向新区域扩散，而目前尚无获批疫苗。传统疫苗研发多聚焦于Bpm本身，但近期研究发现某些疫苗能对近缘物种B. mallei(Bm)产生交叉保护，这启发科学家思考：能否开发对更远缘致病性伯克霍尔德菌（如Burkholderia cepacia complex, Bcc）也具有保护作用的泛伯克霍尔德菌疫苗？

美国德克萨斯大学医学分部（University of Texas Medical Branch）的研究团队通过系统性筛选，发现三个具有OmpA C样结构域的高度保守外膜蛋白——OmpA1(BPSL0999)、OmpA2(BPSL2522)和Pal(BPSL2765)。这些蛋白在Bpm、Bm及Bcc代表菌株B. multivorans和B. cenocepacia中均保持>90%的序列相似性。研究人员创新性地采用聚乙二醇(PEG)连接剂将这些蛋白偶联至金纳米颗粒(AuNP)平台，并联合CpG ODN 2395佐剂，通过鼻内免疫成功诱导了强大的黏膜和系统免疫应答。该成果近期发表于《npj Vaccines》。

关键技术包括：1）反向疫苗学筛选结合PSORTb、DeepTMHMM等生物信息学工具；2）改良型PEG连接剂介导的AuNP-蛋白偶联技术；3）C57BL/6小鼠呼吸道攻毒模型；4）质谱绝对定量分析纳米颗粒蛋白载量；5）多维度免疫评价（ELISA、ELISpot、流式细胞术）。

反向疫苗学鉴定出高度保守的伯克霍尔德菌抗原

通过比较基因组分析，从Bpm K96243蛋白组中筛选出8个符合标准的候选抗原（表1）。重点选择的OmpA1/OmpA2/Pal均含有PGN结合域（图2），AlphaFold预测显示三者虽一级序列差异较大，但均具有典型的β/α/β/α-β(2)折叠模式（图2a-c）。肽聚糖结合实验证实三者均能结合E. coli K12 PGN（图2d,e），其中OmpA2结合力最强。

新型AuNP疫苗平台的构建与表征

改进的PEG连接方案（图3a）使纳米颗粒稳定性显著提升。透射电镜显示AuNP-OmpA2呈均匀分散状态（图3d），琼脂糖凝胶电泳证实蛋白成功偶联（图3e）。质谱定量显示OmpA1偶联效率最高（330±95蛋白/颗粒），是OmpA2（58±8）的5.7倍（表2）。

疫苗诱导平衡的免疫应答

鼻内免疫三次后，AuNP-OmpA1/2组血清IgG滴度比Pal组高3个数量级（图4b），且呈现IgG1/IgG2c平衡（图4c）。值得注意的是，OmpA1/2抗体能有效识别天然表达的细菌蛋白（图4d），而Pal抗体仅2/10小鼠呈阳性。所有疫苗均诱导BAL分泌型IgA（图5b），但Pal组NALT IgA分泌呈现双峰分布（图5c），提示其药代动力学可能存在差异。

T细胞应答与保护机制

流式分析显示AuNP-OmpA2显著减少初始T细胞比例，增加效应/记忆T细胞（图6c-f）。ELISpot证实该组IFNγ（图7a）和IL-17A（图7b）分泌最强，这与Th1/Th17型免疫应答相关。值得注意的是，高剂量AuNP-OmpA2引发反应原性（图S9），可能与过度T细胞激活有关。

呼吸道攻毒显示显著保护效果

2.2×LD₅₀ Bpm攻击后，AuNP-OmpA2组存活率达40%（图8a），且临床评分最优（图8b）。幸存小鼠肺部几乎无菌（0-3 CFU），而OmpA1组残留61-100 CFU（图8d）。5.0×LD₅₀高剂量挑战中，仅AuNP-OmpA2组保持100%存活（图S11a），证实其剂量依赖性保护。

抗体交叉反应性评估

所有疫苗血清均与Bm强烈反应（图9）。有趣的是，对B. multivorans和B. cenocepacia的交叉反应呈"全或无"模式：AuNP-OmpA1组8/10对B. multivorans反应，而Pal组两株Bpm反应血清却对B. cenocepacia呈强反应，提示表位特异性差异。

该研究首次证实OmpA2作为单抗原即可提供显著呼吸道保护，其优势可能源于：1）在感染各阶段持续表达；2）强PGN结合能力；3）阳离子表面特性增强免疫原性。改良的PEG-AuNP平台展现出优异的黏膜递送能力，为多价疫苗设计提供新思路。虽然交叉保护效果仍需优化，但该工作为开发同时针对类鼻疽和囊性纤维化相关感染的泛伯克霍尔德菌疫苗奠定了重要基础。未来研究可探索OmpA2与多糖抗原（如荚膜多糖）的协同作用，或通过表位导向设计增强对Bcc的保护广度。