呼吸道合胞病毒二聚体F亚基疫苗的理性设计：蛋白与mRNA形式的协同免疫策略

研究人员针对呼吸道合胞病毒(RSV)疫苗存在的预融合F蛋白(Pre-F)稳定性差、免疫原性不足等问题，通过结构疫苗学方法设计出单链二聚体(scDimer)抗原。该研究创新性地构建了包含RSV A/B亚型的异源二聚体scDimer AB，在啮齿类模型中证实其能诱导高水平中和抗体(NAb)和T细胞应答，经鼻加强可显著提升黏膜IgA水平。研究成果发表于《eBioMedicine》，为多价疫苗开发提供了新思路。

　　

呼吸道合胞病毒(RSV)是威胁婴幼儿和老年人健康的重大病原体，每年导致全球数千万感染病例。尽管已有三款针对病毒F蛋白预融合构象(Pre-F)的疫苗获批，但现有疫苗存在明显缺陷：预融合特异性表位?和V在储存期间活性衰减，且单一亚型疫苗对RSV B亚型的保护有限。更棘手的是，历史上福尔马林灭活疫苗(FI-RSV)引发的疫苗增强性疾病(VED)阴影仍未完全消除。这些挑战促使中国科学院微生物研究所的研究团队开展创新性疫苗设计。

研究团队采用结构疫苗学方法，首先基于RSV A亚型F蛋白设计出保留关键表位(?、V、II)的"单体A"，通过截短C端和引入C149A突变稳定Pre-F构象。为解决免疫原性不足问题，创新性地将两个单体串联形成单链二聚体(scDimer AA)，其熔解温度(T_m)高达79°C，表达量超过60mg/L。为拓宽保护谱，进一步构建了包含A/B亚型的异源二聚体scDimer AB。研究采用X射线晶体学解析结构，通过表面等离子共振(SPR)分析表位完整性，并在BALB/c小鼠和棉鼠模型中评估免疫效果。关键实验技术包括：蛋白质结晶与结构解析(分辨率2.1-2.6?)、假病毒中和试验、ELISpot检测T细胞应答、qRT-PCR定量组织病毒载量，以及病理学评估VED风险。

研究结果显示：

1. 1.

   理性设计保留Pre-F表位：晶体结构证实单体A与天然Pre-F构象(root mean square deviation, RMSD=0.517?)高度一致，对表位?/V特异性单抗(AM22/CR9501)保持纳摩尔级亲和力，而表位I/IV结合活性完全消除。

2. 2.

   二聚化增强免疫原性：scDimer AA免疫血清对RSV A2株的中和滴度(256-1024)较单体提高8-500倍，且能在37°C稳定储存4周仍保留50%表位活性，远优于DS-Cav1对照。

3. 3.

   双亚型协同保护：scDimer AB对A2/B9320株的中和滴度分别达32-4096和64-8192，qRT-PCR显示肺组织病毒载量降低251倍，与已上市疫苗DS-Cav1效果相当。

4. 4.

   mRNA疫苗有效性：LNP包裹的scDimer mRNA两剂免疫即可诱导高水平中和抗体(>1000)和Th1型T细胞应答(400 IFNγ斑点/2.5×10⁵细胞)。

5. 5.

   黏膜免疫优势：mRNA初免-蛋白鼻加强(AB-IN)策略使鼻洗液IgA滴度提升10倍，肺组织CD4⁺T细胞比例显著高于肌注组(AB-IM)，且无FI-RSV组典型的支气管周围炎性浸润。

这项研究通过模块化抗原设计策略，首次实现RSV F蛋白单链异源二聚体的构建。其重要意义体现在三方面：① 结构创新性，通过截短弱表位区域和串联重复设计，使scDimer AB兼具高稳定性(T_m>83°C)和强免疫原性；② 临床转化价值，相较于传统混合疫苗，单链异源二聚体可确保亚型抗原的协同递呈，避免免疫应答偏移；③ 接种策略突破，证实鼻黏膜加强能诱导局部IgA应答，可能阻断病毒传播链。值得注意的是，研究团队Jing Li等发现scDimer诱导的抗体主要靶向Pre-F构象，这与VED相关的Post-F抗体谱形成鲜明对比，为疫苗安全性提供重要依据。该成果不仅为RSV疫苗开发提供新范式，其"聚焦优势表位-串联抗原模块"的设计理念，对人类偏肺病毒(hMPV)等同类病原体的疫苗研发也具有重要借鉴意义。