淋病奈瑟菌外膜囊泡候选疫苗GonoVac在三类遗传背景不同的小鼠中诱导持久免疫应答且铝佐剂对其免疫原性影响有限

《Frontiers in Immunology》：A candidate gonococcal outer membrane vesicle vaccine which induces persistent immunity in three genetically distinct species of mouse and is similarly immunogenic when formulated with and without aluminium adjuvant

　　

背景： 全球范围内多重耐药淋病奈瑟菌（Neisseria gonorrhoeae）发病率的不断上升使得开发有效疫苗迫在眉睫。尽管脑膜炎球菌4CMenB疫苗可提供一定程度的交叉保护，但这种保护作用有限，凸显了开发靶向淋病奈瑟菌疫苗的必要性。本研究评估了由淋病奈瑟菌GC_0817560lpxL1-菌株生产的天然外膜囊泡（nOMV）疫苗GonoVac在不同遗传背景小鼠品系中诱导的免疫应答持久性及其免疫原性特征。 方法： 研究人员评估了两剂和三剂氢氧化铝（Al(OH)3）配方的GonoVac在一年的时间内（C57BL/6和CD1小鼠为49周，BALB/c小鼠为33周）所诱导免疫应答的持久性，并与B群脑膜炎球菌疫苗4CMenB进行了比较。在BALB/c、C57BL/6和CD1小鼠中采用了相同的免疫程序。此外，研究人员还分别检测了Al(OH)3对这三种小鼠品系中GonoVac免疫原性的影响。采用酶联免疫吸附试验（ELISA）、血清杀菌试验（SBA）和酶联免疫斑点试验（ELISpot）评估了血清学、黏膜和细胞免疫应答。 结果： 含Al(OH)3的GonoVac在所有三种小鼠品系中均诱导了强效、持久的抗淋球菌IgG应答，并且在C57BL/6和CD1小鼠中，其诱导的抗体依赖性补体介导的淋球菌杀伤水平显著高于4CMenB。免疫应答可持续长达一年。不同小鼠品系间以及同一品系小鼠中GonoVac与4CMenB诱导的血清抗淋球菌IgG亚类分布存在差异。无论是否添加Al(OH)3配方的GonoVac，均能在所有小鼠品系中诱导高水平的抗体依赖性补体介导的淋病奈瑟菌杀伤。两种GonoVac配方均能诱导强烈的黏膜IgG应答，但与C57BL/6小鼠相比，Al(OH)3显著增强了BALB/c和CD1小鼠的细胞免疫。 结论： 研究结果表明，临床前候选淋球菌nOMV疫苗GonoVac能够在三种常用的实验室小鼠品系中诱导比4CMenB更持久且更具功能的抗淋球菌免疫应答。

一、研究背景与目的

淋病是由革兰氏阴性菌淋病奈瑟菌（Neisseria gonorrhoeae）引起的第二大常见性传播感染（STI），全球每年新增超过8200万病例。该疾病对女性和中低收入国家（LMICs）人群影响尤为严重，由于诊断和治疗手段有限，无症状感染常被漏诊，进而可能导致盆腔炎（PID）、不孕症、异位妊娠等严重并发症，并增加HIV感染风险。日益严峻的多重耐药淋病奈瑟菌威胁使得世界卫生组织（WHO）将其列为高优先级病原体，迫切需要包括疫苗在内的新型干预措施。

近期临床观察性研究表明，基于外膜囊泡（OMV）的疫苗平台，如B群脑膜炎球菌OMV疫苗MeNZB和4CMenB（Bexsero，GSK），对淋病显示出33%-46%的中等程度交叉保护。这归因于脑膜炎奈瑟菌与淋病奈瑟菌之间存在大量保守的外膜蛋白抗原同源性。然而，这种保护效力有限，凸显了开发特异性淋球菌疫苗的必要性。

大多数早期疫苗研究仅在单一近交系小鼠（通常为BALB/c小鼠）中进行，这可能无法完全反映人类免疫应答的变异性。宿主遗传因素可显著影响疫苗应答的强度、动力学和持久性。因此，本研究旨在：（1）评估GonoVac候选疫苗在三种遗传背景不同的小鼠品系（BALB/c、C57BL/6和CD1）中诱导免疫应答的持久性；（2）表征有无Al(OH)₃佐剂的GonoVac在不同小鼠品系中的免疫原性，包括体液和细胞免疫应答。

二、主要关键技术方法

1. 1.
   动物模型与免疫方案：选用雌性6-8周龄的近交系BALB/c、C57BL/6和远交系CD1小鼠（购自英国Envigo公司）。通过肌肉注射途径进行免疫，研究分为两部分：持久性研究（GonoVac/Al(OH)₃对比4CMenB，监测至49周或33周）和佐剂效应研究（GonoVac对比GonoVac/Al(OH)₃）。
2. 2.
   血清学检测：采用酶联免疫吸附试验（ELISA）定量检测血清和阴道灌洗液中的总IgG、IgM、IgG亚类（IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG3）及黏膜IgG；利用尿素洗脱改良ELISA评估IgG亲和力指数（AI）。
3. 3.
   功能活性检测：采用血清杀菌试验（SBA），以人IgG/IgM/IgA去除血清作为外源补体，测定抗体依赖性补体介导的淋球菌杀伤效价。
4. 4.
   细胞免疫检测：通过FluoroSpot法检测脾细胞中分泌IFN-γ、IL-4和IL-17A的抗原特异性细胞频数。

三、研究结果

3.1 GonoVac在三种遗传背景不同的小鼠品系中高度免疫原性，且在两个品系中小鼠血清抗淋球菌IgG水平持续一年无显著下降

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  研究方法：比较两剂或三剂GonoVac/Al(OH)₃与4CMenB在BALB/c、C57BL/6和CD1小鼠中诱导的血清抗淋球菌IgG应答，监测至49周（C57BL/6和CD1）或33周（BALB/c）。
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  研究结论：在第9周，GonoVac诱导的IgG水平在BALB/c和C57BL/6小鼠中显著高于4CMenB。在BALB/c和CD1小鼠中，GonoVac诱导的IgG滴度从第9周到研究终点（33或49周）维持稳定，而4CMenB诱导的IgG在CD1和C57BL/6小鼠中随时间显著下降。这表明GonoVac诱导的免疫应答比4CMenB更为持久。

3.2 GonoVac和4CMenB在不同遗传背景小鼠中诱导差异化的血清IgG亚类分布

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  研究方法：在第9周检测三种小鼠品系接受三剂免疫后血清抗淋球菌IgG亚类（IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG3）水平。
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  研究结论：GonoVac在所有品系中均诱导了显著高于对照组的各IgG亚类。不同品系间亚类分布存在差异：GonoVac诱导的IgG1在CD1和BALB/c中显著高于C57BL/6，而4CMenB则相反。IgG1/IgG2a和IgG1/IgG2b比值显示，GonoVac在BALB/c中倾向于更强的Th2型应答。

3.3 GonoVac诱导的抗体杀灭淋球菌能力及其亲和力随时间持续存在

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  研究方法：在研究终点（33或49周）通过SBA评估抗体依赖性补体介导的杀菌活性，并通过尿素洗脱ELISA评估IgG亲和力。
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  研究结论：在C57BL/6小鼠中，三剂GonoVac诱导的SBA滴度显著高于4CMenB和对照组。在CD1小鼠中，三剂GonoVac也产生显著高于4CMenB的SBA滴度。两种疫苗诱导的抗体亲和力在整个研究期间均未显著下降。

3.4 GonoVac在不含Al(OH)₃时诱导更高水平的血清IgM，而IgG水平受佐剂影响呈品系依赖性

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  研究方法：比较三剂GonoVac单独或与Al(OH)₃联合免疫后，三种小鼠品系的血清抗淋球菌IgG和IgM水平。
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  研究结论：在BALB/c和C57BL/6小鼠中，不含佐剂的GonoVac诱导的血清IgM显著高于对照组，而含佐剂组则无此现象。在BALB/c小鼠中，含Al(OH)₃的GonoVac诱导的IgG显著高于无佐剂组，但在C57BL/6和CD1小鼠中无显著差异。

3.5 Al(OH)₃对GonoVac诱导的抗淋球菌IgG亚类抗体影响甚微

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  研究方法：比较有无Al(OH)₃时GonoVac诱导的IgG亚类分布。
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  研究结论：除BALB/c小鼠中IgG1/IgG2b比值在含佐剂组显著升高外，Al(OH)₃对各品系小鼠的IgG亚类总体影响不大。

3.6 GonoVac诱导高水平的抗体依赖性补体介导的淋球菌杀伤，不受Al(OH)₃配方和小鼠品系的影响

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  研究方法：在三剂免疫后通过SBA评估各组小鼠的血清杀菌活性。
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  研究结论：所有品系中，两种GonoVac配方均诱导了显著高于对照组的SBA滴度，且在不同品系和配方间无显著差异。在BALB/c小鼠中，无佐剂组诱导的抗体亲和力反而显著高于含佐剂组。

3.7 GonoVac诱导黏膜IgG应答，尤其在远交系CD1小鼠中表现突出，且不受Al(OH)₃配方影响

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  研究方法：检测阴道灌洗液中抗淋球菌IgG水平。
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  研究结论：两种GonoVac配方在所有品系中均诱导了显著高于对照组的黏膜IgG，其中CD1和BALB/c小鼠的滴度显著高于C57BL/6小鼠。

3.8 GonoVac诱导的细胞免疫应答呈现小鼠品系和配方依赖性

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  研究方法：通过FluoroSpot检测脾脏中分泌IFN-γ、IL-4和IL-17A的细胞频数。
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  研究结论：在BALB/c小鼠中，含Al(OH)₃的GonoVac诱导了显著高于其他组的IFN-γ和IL-17A分泌细胞，表明其诱导了强大的Th1和Th17应答。在CD1小鼠中也观察到类似趋势。相比之下，C57BL/6小鼠的细胞免疫应答普遍较弱。

四、讨论与结论

本研究系统比较了淋球菌nOMV候选疫苗GonoVac在不同遗传背景小鼠中诱导免疫应答的持久性。研究发现，GonoVac能够诱导强效、持久的获得性功能性全身和黏膜体液免疫应答，且在不同小鼠品系间的变异性最小。其诱导的抗淋球菌免疫应答在幅度和持久性方面均优于4CMenB。此外，Al(OH)₃佐剂对GonoVac体液免疫的影响有限，但能增强BALB/c和CD1小鼠的细胞免疫，而在C57BL/6小鼠中未见此效应。这些发现支持GonoVac作为一种在不同宿主遗传背景下具有广泛免疫原性的候选疫苗的潜力。研究结论指出：GonoVac，一种临床前候选淋球菌nOMV疫苗，能够在三种常用实验室小鼠品系中诱导比4CMenB更持久且更具功能的抗淋球菌免疫应答。