同源和异源mRNA与MVA疫苗接种后针对SARS-CoV-2 XBB.1.5的长期免疫与保护

《Frontiers in Immunology》：Long-term immunity and protection against SARS-CoV-2 XBB.1.5 following homologous and heterologous mRNA and MVA vaccination

　　

尽管基于mRNA的COVID-19疫苗已显示出高效力，但其全球广泛应用仍受到高生产成本和冷链要求的限制。改良痘苗病毒安卡拉（MVA）是一种高度减毒且热稳定的病毒载体，具有低生产成本、强免疫原性和巨大的全球分发潜力。在此，研究人员在K18-hACE2小鼠中对一种基于MVA的候选疫苗与一种已获批的mRNA疫苗进行了头对头比较，两者均表达SARS-CoV-2 Omicron XBB.1.5刺突（S）蛋白。小鼠通过肌肉注射途径接受了同源（mRNA/mRNA和MVA/MVA）、异源（mRNA/MVA）或单剂MVA方案。在最后一次接种后10天和9个月评估了SARS-CoV-2特异性体液和细胞免疫应答，并在中间时间点评估了抗体水平；在接种后9个月通过鼻内SARS-CoV-2 XBB.1.5攻毒评估了保护效力。在所有接种组中，针对XBB.1.5 S蛋白的结合IgG抗体在整个9个月期间保持高水平，而中和抗体滴度在最后一次接种后早期达到峰值，随后逐渐下降，并随时间在各方案间趋于一致。S特异性CD8⁺ T细胞应答在最后一次接种后第10天时以含mRNA的方案最强，尽管随时间收缩，但在所有两剂组中至最后一次接种后9个月仍可检测到，且异源mRNA/MVA方案显示出增强持续性的趋势。相比之下，S特异性CD4⁺ T细胞应答在所有组中均保持较低水平。在SARS-CoV-2 XBB.1.5攻毒后，所有两剂方案均显著降低了上呼吸道和下呼吸道的病毒RNA水平和感染性病毒滴度。攻毒后肺组织的转录组学分析显示，与感染对照组相比，接种疫苗的小鼠中与炎症性髓系反应、干扰素信号传导和细胞应激相关的基因表达降低。不同疫苗接种方案之间观察到攻毒后肺部转录谱的差异，与体液、先天和细胞免疫反应相关的基因存在差异性调节。总体而言，研究人员的发现表明，基于MVA的疫苗接种可诱导小鼠产生持久免疫，并实现与mRNA疫苗接种相当的SARS-CoV-2 XBB.1.5复制长期控制，支持其作为应对SARS-CoV-2和其他新发呼吸道病毒的替代性和互补性疫苗平台。

基于mRNA的COVID-19疫苗虽显示出高效力，但其全球应用受限于高昂的生产成本和严格的冷链要求。改良痘苗病毒安卡拉（MVA）作为一种高度减毒、热稳定且生产成本低的病毒载体，具有强大的全球分发潜力。然而，不同疫苗平台间的长期免疫原性和保护效力缺乏直接的头对头比较，尤其是针对免疫逃逸的Omicron亚系。研究人员在K18-hACE2转基因小鼠中，将已获批的Comirnaty? Omicron XBB.1.5 mRNA疫苗与表达融合前稳定化XBB.1.5刺突（S）蛋白的优化MVA载体疫苗进行了纵向比较。研究采用同源mRNA/mRNA、同源MVA/MVA、异源mRNA/MVA及单剂MVA方案，在末次免疫后10天至9个月期间系统评估了体液免疫（结合IgG、中和抗体、Fc效应功能）、细胞免疫（CD4⁺和CD8⁺ T细胞）及9个月后的攻毒保护效力，并结合肺组织转录组学分析。研究发现所有两剂方案均可诱导持久抗体应答和T细胞记忆，并在攻毒后有效控制上下呼吸道病毒复制；异源mRNA/MVA方案在CD8⁺ T细胞持久性上显示出优势。转录组分析显示不同方案呈现独特的肺内免疫调节模式。该研究表明MVA平台可作为mRNA疫苗的替代和互补策略，为应对当前及未来新发呼吸道病毒提供了重要依据。研究发表在《Frontiers in Immunology》上。

研究人员使用了以下关键技术方法：利用雌性K18-hACE2转基因小鼠（6–8周龄，购自Jackson Laboratory）作为动物模型，免疫原性实验在西班牙国家生物技术中心（CNB-CSIC）进行，效力实验在CISA-INIA-CSIC的BSL-3设施中开展。通过ELISA检测结合IgG抗体；采用活病毒微中和试验测定NT50滴度；利用ADCP、ADCD和ADNKA评估抗体Fc效应功能；通过细胞内细胞因子染色分析S特异性CD4⁺/CD8⁺ T细胞；攻毒后采用空斑试验和RT-qPCR定量感染性病毒和病毒RNA；并对肺组织进行RNA-seq转录组分析。

**生成表达融合前稳定SARS-CoV-2 Omicron XBB.1.5 S蛋白的MVA候选疫苗**
研究人员构建了重组病毒MVA-S(3PXBB.1.5)，通过Western blot确认其表达约180 kDa的糖基化S蛋白单体及寡聚体，且经连续传代后表达稳定；生长动力学实验表明该重组病毒与亲本MVA-WT复制能力相当。

**同源和异源mRNA/MVA疫苗接种引发强效、广泛且持久的S特异性IgG应答**
ELISA结果显示，所有两剂方案均诱导高滴度抗XBB.1.5 S IgG，并持续9个月，针对多种变异株的交叉结合抗体维持广泛性；IgG2c/IgG1比值提示MVA/MVA方案后期偏向Th1型应答。

**诱导强效、广泛且持久的中和抗体应答**
活病毒中和试验显示，mRNA/mRNA方案在末次免疫后10天诱导的中和抗体峰值最高，但随时间推移各两剂方案逐渐趋同；至9个月时，单剂MVA组中和抗体降至检测限以下，而两剂方案仍保有可检出活性，并交叉中和JN.1。

**触发并维持抗体介导的效应功能**
ADCP、ADCD和ADNKA分析显示，两剂方案在第38天均产生显著高于单剂组的Fc效应功能，在9个月时仍保持较高水平，而单剂组NK细胞脱颗粒和细胞因子表达降至与未免疫对照组相似水平。

**促进持久的S特异性T细胞应答**
ICS分析表明，含mRNA的方案在第38天诱导更强的S特异性CD8⁺ T细胞应答，9个月后虽整体收缩，但两剂组仍可检测到，且异源mRNA/MVA组的CD8⁺ T细胞多功能性保持更好；CD4⁺ T细胞应答始终较弱。

**在SARS-CoV-2 Omicron XBB.1.5攻毒后赋予肺部病毒复制的长期控制**
攻毒后第3天，所有两剂方案均显著降低鼻腔洗液和肺组织中的感染性病毒滴度及亚基因组RNA水平；相关性分析显示攻毒前第245天的结合IgG和中和抗体滴度与肺病毒载量显著负相关。

**伴随独特的攻毒后肺转录组谱**
RNA-seq分析显示，未接种对照组与单剂MVA组具有相似的炎症转录特征，而mRNA/mRNA组与健康对照组最接近；不同方案差异调节干扰素信号、髓系炎症、免疫球蛋白、抗原呈递等相关基因，异源方案呈现中间表型。

讨论部分指出，研究首次在长达9个月的时间框架内直接比较了同源/异源mRNA与MVA疫苗接种策略，证明了MVA平台可诱导持久的体液和细胞免疫，并在攻毒后有效控制XBB.1.5复制，与mRNA疫苗相当。虽然小鼠模型外推至人类需谨慎，且两种疫苗剂量并非等效设计，但研究结果支持MVA作为mRNA疫苗的替代和互补平台。最终结论为：MVA疫苗接种策略可提供持久的体液和细胞免疫应答，并实现与mRNA疫苗相当的SARS-CoV-2 Omicron XBB.1.5复制控制；结合mRNA与MVA的不同免疫程序，可能增强针对SARS-CoV-2及其他新发呼吸道病毒免疫应答的广度、持久性和功能性质量。