《Veterinary Microbiology》:A dendritic cell–targeted recombinant
Lactobacillus plantarum–based oral delivery system induces protective immunity against genotype VII Newcastle disease virus
编辑推荐:
•利用重组的Lactobacillus plantarum NC8开发了一种针对树突状细胞的口服疫苗。•该疫苗包含基因型VII的NDV HN和F抗原,这些抗原与一个靶向树突状细胞的肽(Dp1×3)融合。•接种疫苗通过TLR2/MyD88/NF-κB通路激活,诱导了强烈的系统性及黏
- •
利用重组的Lactobacillus plantarum NC8开发了一种针对树突状细胞的口服疫苗。
- •
该疫苗包含基因型VII的NDV HN和F抗原,这些抗原与一个靶向树突状细胞的肽(Dp1×3)融合。
- •
接种疫苗通过TLR2/MyD88/NF-κB通路激活,诱导了强烈的系统性及黏膜免疫力。
- •
NC8-HN/F联合疫苗提供了69.2%的保护效果,并减少了病毒排放。
引言
新城疫(ND)是一种高度传染性的、全球广泛传播的禽类病毒性疾病,其特征是严重的呼吸系统、消化系统和神经系统症状,常常导致鸟类高死亡率(Yami等,2025年;Fan等,2025年)。它对家禽健康构成严峻威胁,并因禽群死亡、贸易限制和昂贵的防控措施而造成巨大经济损失(Mngumi等,2022年)。根据世界动物卫生组织(WOAH)的规定,新城疫被列为A类报告疾病,任何家禽疫情都必须按照国际动物卫生监管框架进行报告(Yuan等,2020年)。尽管商业疫苗得到广泛使用,但在接种疫苗的鸡群中仍经常发生疫情,因为传统的活疫苗和灭活疫苗无法完全预防感染或病毒排放,尤其是在面对新型变异株时(Dimitrov等,2017年)。
新城疫的病原体——新城疫病毒(NDV),也称为1型禽副粘病毒,正式名称为Avian orthoavulavirus 1,属于Paramyxoviridae科Orthoparamyxovirinae亚科中的Orthoavulavirus属(Hassanin等,2025年)。尽管所有已知的NDV分离株属于同一血清型,但它们表现出显著的遗传多样性,并被分为两个系统发育上不同的类别:I类主要是无毒株,遗传变异有限(单一基因型I);II类包含21个基因型(I–XXI),包括无毒株和致病株,后者是引起大规模疫情的原因(Dimitrov等,2019年)。其中,基因型Ⅶ的NDV已成为全球主要流行株,在亚洲、欧洲和非洲的发病率特别高(Chang等,2023年)。目前,最常用的商业疫苗来源于基因型Ⅰ株(例如V4和Ulster/67)和基因型Ⅱ株(例如Lasota、B1、F和VG/GA)(Li等,2021年)。然而,这些疫苗与野生型株之间的抗原差异往往导致免疫力不足,特别是在预防感染或病毒排放方面(Wang等,2024年)。在中国,唯一可用的基因型Ⅶ疫苗是一种灭活制剂(A-VII),需要注射——这种接种方式对鸡造成压力,耗时且劳动强度大,且无法引发强烈的黏膜免疫力。这些限制凸显了开发口服黏膜疫苗的必要性,以提高保护效果,减少劳动力投入,并增强整体安全性,从而更有效地控制新城疫(Hou等,2025年)。
NDV的分子特性决定了其致病性和免疫原性,为合理设计疫苗提供了基础。NDV基因组的排列顺序为3’-NP-P-M-F-HN-L-5’,编码六种结构蛋白:核衣壳蛋白(NP)、磷蛋白(P)、基质蛋白(M)、融合蛋白(F)、血凝素-神经氨酸酶蛋白(HN)和大型RNA导向的RNA聚合酶蛋白(L)(Tian等,2025年)。其中,F和HN蛋白是病毒附着和进入宿主细胞所必需的表面糖蛋白。HN蛋白与宿主细胞上的唾液酸受体结合,介导病毒附着并激活F蛋白,随后F蛋白经历一系列构象变化,最终导致病毒膜与细胞膜融合(Chen等,2025年)。这两种糖蛋白都能诱导强烈的中和抗体反应。由于它们在病毒感染和宿主免疫中的核心作用,F和HN蛋白被广泛认为是疫苗开发的主要抗原靶点(Amoia等,2024年)。
除了选择合适的抗原外,高效可靠的抗原递送平台对于开发有效的疫苗也至关重要(Skwarczynski和Toth,2020年)。基于之前对pSIP409载体的研究,我们在Lactobacillus plantarum NC8中建立了一个高效的表达平台,实现了目标抗原的细胞内生产和通过胃内给药(Yang等,2024年)。由于NDV在黏膜表面引发感染,因此加强这些主要进入部位的黏膜免疫防御对于防止病毒复制和排放至关重要(Park等,2009年)。因此,通过疫苗接种诱导强大的黏膜免疫力是一种策略性方法,可以阻止初始感染并减少后续病毒在禽群中的传播(Calderón等,2022年)。作为专业的抗原呈递细胞,树突状细胞(DCs)在启动和调节适应性免疫中起着关键作用。在黏膜表面,DCs捕获、处理并将抗原呈递给T细胞——这一事件驱动辅助T细胞的激活,支持B细胞的类别转换,并最终促进分泌型免疫球蛋白A(sIgA)的产生(Bemark等,2012年)。为了增强抗原向DCs的递送,许多研究应用了与抗原结合的靶向DC的肽。最近,一种7聚体的线性肽(VSYKAIR),被命名为Dp1,是从T7噬菌体展示文库中鉴定出的靶向DC的肽。其优化的3个重复序列Dp1(Dp1×3)与抗原融合后,已被证明能诱导强烈的抗原特异性抗体反应,而不会产生针对Dp1×3本身的抗体(Matsuda等,2022年)。
在这项研究中,我们旨在利用重组L. plantarum开发一种针对基因型Ⅶ NDV的口服疫苗,该菌经过工程改造以表达HN和F基因,并采用靶向DC的策略。Dp1×3肽被融合到NDV的HN或F抗原的C末端,并克隆到乳酸菌表达载体pSIP411中,从而获得了两种重组L. plantarum菌株,分别命名为NC8-HN和NC8-F。用NC8-HN、NC8-F或两者的组合进行口服免疫后,可以在鸡体内诱导强烈的体液和细胞免疫反应。随后用基因型Ⅶ的NDV株对接种后的鸡进行攻毒。保护效果根据死亡率、临床症状、病理损伤和病毒排放情况进行评估。
章节摘录
质粒、细菌菌株和病毒
质粒pSIP411和Lactococcus lactis(L. lactis)NZ3900菌株来自长沙Abiowell生物技术有限公司。L. lactis NZ3900在含有2%甘氨酸的GM17培养基(Solarbio,北京)中于30℃条件下培养,而L. plantarum NC8则在MRS培养基中于37℃条件下培养。本研究中使用的NDV NA-1菌株(登录号:DQ659677)来源于中国,被鉴定为对鹅和鸡均具有致病性的基因型Ⅶ病毒(Wang等,2015年)。
重组L. plantarum的构建和表达
NDV HN和F的密码子优化胞外结构域基因被融合到Dp 1×3肽上,如图1A所示。分别构建了重组表达质粒pSIP411-HN-Dp和pSIP411-F-Dp(图1B, C),以表达HN和F抗原。通过限制性酶消化和DNA测序确认了重组质粒的正确构建,并验证了它们在重组L. plantarum NC8中的表达
讨论
新城疫仍然对全球家禽业构成持续威胁,导致巨大的经济损失,并对全球食品安全构成严重风险(Arifin等,2010年)。该疾病在未接种疫苗的禽群中表现出高发病率和死亡率,不仅导致大规模的禽只扑杀和鸡蛋产量大幅下降,还因检疫措施、贸易限制和广泛的疫苗接种计划而产生高昂成本(Sedeik等,2019年;Alexander,2000年)。
结论
总之,本研究证明,表达NDV HN或F抗原的重组L. plantarum NC8菌株可以通过增强DC激活和TLR2介导的信号传导,成为有效的黏膜疫苗。用重组L. plantarum NC8-HN、NC8-F或NC8-HN/F联合制剂进行口服免疫后,可以在鸡体内诱导强烈的黏膜sIgA反应以及系统性的体液和细胞免疫反应。这些发现共同提供了初步证据,支持...
CRediT作者贡献声明
Yan Zeng: 形式分析。Nan Wang: 构思。Xiu Xue: 方法学、形式分析。Xin Cao: 形式分析。Dan Wang: 方法学。Jianzhong Wang: 撰写——审稿与编辑、资金获取、数据管理、构思。Mengmeng Xiao: 方法学。Chunfeng Wang: 撰写——审稿与编辑、监督、项目管理。Huaiyue He: 软件。Jingtao Hu: 方法学、资金获取。Guilian Yang: 方法学、研究、构思。Yanlong Jiang:
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能会影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划(2023YFD1800302)、国家自然科学基金(32473121)、吉林省科技发展计划(YDZJ202102CXJD029和YDZJ202301ZYTS326)以及长春市科技计划项目(25ZSLX04)的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能会影响本文所述的工作
Yulin Hou|Zhe Xu|Yangyi Chen|Jinman Li|Xiu Xue|Dan Wang|Mengmeng Xiao|Huaiyue He|Jingtao Hu|Guilian Yang|Yanlong Jiang|Wentao Yang|Haibin Huang|Chunwei Shi|Yan Zeng|Nan Wang|Xin Cao|Jianzhong Wang|Chunfeng Wang