Science：北京大学周德敏教授团队流感活病毒疫苗研究取得突破

流行性感冒简称流感，是由流感病毒引起的一种人、禽、畜共患的急性传染病。接种流感疫苗能够有效控制流感病毒传播和减轻流感症状。流感疫苗主要分为流感灭活疫苗、流感减毒活疫苗两种。但是前临床使用的疫苗的免疫原性和安全性差，副作用较大，而且经常因为病毒突变而导致免疫逃逸失效。

 2016年12月2日国际顶级期刊《Science》发表了北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室周德敏/张礼和研究团队的突破性研究进展，题为“Generation of Influenza A Viruses as Live but Replication-Incompetent Virus Vaccines”。这种疫苗能激活机体的全部免疫原性，而且不能在健康细胞中复制。“这一发现颠覆了病毒疫苗研发的理念，成就了活病毒疫苗的重大突破”。

他们对人胚肾（HEK）293T细胞进行了改造，利用慢病毒载体转染一种来自原核生物的正交翻译系统，改造后的293T细胞系用于流感病毒的包装。继而通过对流感病毒基因组进行定点突变人工插入终止密码，产生一种所谓PTC（premature termination codon）病毒，这种病毒仍可以正常增殖并出现CPE，利用这种方法对所有8个基因进行突变分析，观察子代病毒的感染力与稳定性。课题组最终选择了一个PTC-4A病毒研究其安全性、免疫原性以及保护效果，PTC-4A病毒的突变没有涉及HA与NA基因，而涉及到PA、PB1、PB2与NP。他们的研究结果堪称完美，首先，PTC-4A病毒是高度减毒的，即使在109 PFU病毒剂量下，实验小鼠仍存活，高于流感病毒野毒株LD50的10万倍；其次，该病毒可以诱导全面的适应性免疫应答，包括高效价的血凝抑制抗体（HI）、中和抗体（NT）与SIgA，此外病毒特异性CTLs数量高于传统疫苗的10倍。最后，这种候选疫苗病毒的免疫保护效果与现行减毒活疫苗类似，甚至优于后者，另外不同血清型流感病毒显示有交叉保护作用。

 通过小鼠、雪貂和豚鼠开展的通过疫苗滴鼻试验显示这种方式保留了病毒感染机体引发的体液免疫、鼻腔黏膜免疫和T-细胞免疫，安全有效，并且对现有的流感毒株都表现出超越目前市场上现有的灭活疫苗和减毒活疫苗良好的保护效果。

 “这是一项‘四两拨千斤’的技术，仅使病毒基因组上万个碱基中的三个发生突变。它不仅使疫苗研发不再复杂，还适用于几乎所有病毒。”周教授说。

Generation of influenza A viruses as live but replication-incompetent virus vaccines

Longlong Si*, Huan Xu*, Xueying Zhou, Ziwei Zhang, Zhenyu Tian, Yan Wang, Yiming Wu, Bo Zhang, Zhenlan Niu, Chuanling Zhang, Ge Fu, Sulong Xiao, Qing Xia, Lihe Zhang, Demin Zhou†

Corresponding author. Email: deminzhou@bjmu.edu.cn

Abstract

The conversion of life-threatening viruses into live but avirulent vaccines represents a revolution in vaccinology. In a proof-of-principle study, we expanded the genetic code of the genome of influenza A virus via a transgenic cell line containing orthogonal translation machinery. This generated premature termination codon (PTC)–harboring viruses that exerted full infectivity but were replication-incompetent in conventional cells. Genome-wide optimization of the sites for incorporation of multiple PTCs resulted in highly reproductive and genetically stable progeny viruses in transgenic cells. In mouse, ferret, and guinea pig models, vaccination with PTC viruses elicited robust humoral, mucosal, and T cell–mediated immunity against antigenically distinct influenza viruses and even neutralized existing infecting strains. The methods presented here may become a general approach for generating live virus vaccines that can be adapted to almost any virus.

 

来源：综合北京大学官网、学英文版（微信号：virologica）、Pubmed

本期编辑：Tony