三价冠状病毒疫苗诱导小鼠广谱免疫应答并降低金黄地鼠呼吸道病毒载量

《Frontiers in Immunology》：Trivalent coronavirus vaccines elicit broad-spectrum immunity in mice and attenuate respiratory viral load in golden hamsters

本综述系统阐述了三价冠状病毒疫苗（靶向SARS-CoV-1、MERS-CoV和SARS-CoV-2刺突蛋白）在异源DNA初免/VTT（Vaccinia virus TianTan）加强策略下的研发与评估。研究表明，该疫苗能诱导小鼠产生广谱的体液免疫（结合抗体、中和抗体NT50）和细胞免疫（IFN-γ+T细胞），并在金黄地鼠模型中有效减轻SARS-CoV-2 XBB变异株攻击后的体重下降、呼吸道病毒载量及肺部病理损伤，为应对未来冠状病毒溢出事件提供了重要的应急防控策略。

　　

引言

冠状病毒在自然界中频繁发生基因组突变和重组，通过跨物种感染和偶然的溢出事件，新型冠状病毒可能周期性地在人类中出现。SARS-CoV-1、MERS-CoV和SARS-CoV-2均能引起中高度致病性的严重呼吸道疾病，对公共卫生构成重大威胁。为应对未来潜在的冠状病毒暴发，迫切需要能够引发广谱体液和细胞免疫的通用疫苗。

材料与方法

本研究构建了DNA载体和复制型痘苗病毒天坛株（VTT）载体的单价和三价疫苗，以SARS-CoV-1、MERS-CoV和SARS-CoV-2的野生型刺突（S）蛋白作为免疫原，采用异源DNA初免/VTT加强的免疫方案。免疫原性评估在6至8周龄雌性BALB/c小鼠中进行，疫苗保护效力则在6周龄Lvov金黄叙利亚地鼠（LVG golden hamsters）中通过SARS-CoV-2 XBB RY166毒株攻毒实验进行验证。免疫方案包括在第0天和第14天通过电穿孔法肌肉注射DNA疫苗（50 μg/只）进行初免，随后在第70天肌肉注射重组VTT疫苗（5×10⁶pfu/只）进行加强。攻毒后，监测地鼠体重变化，并采集鼻咽拭子、支气管组织和肺组织，通过定量RT-PCR检测病毒载量。体液免疫通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测结合抗体和假病毒中和试验（NT₅₀）评估，细胞免疫则通过酶联免疫斑点试验（ELISpot）检测IFN-γ⁺T细胞反应来评估。

结果

3.1 三价冠状病毒疫苗产生广谱且强大的体液免疫

与单价疫苗相比，三价DNA/VTT疫苗免疫的小鼠血清对SARS-CoV-1 RBD、MERS-CoV RBD和SARS-CoV-2 RBD均产生了高滴度的特异性结合抗体，几何平均滴度（GMT）分别达到271,529、912,280和1,024,000。同时，三价疫苗诱导的中和抗体对SARS-CoV-1、SARS-CoV-2和MERS-CoV假病毒的GMT分别达到3256、4720和15963，显示出强大的广谱中和能力。而单价疫苗仅对同源病毒产生高滴度抗体，对异源病毒的中和能力显著较弱。

3.2 三价冠状病毒疫苗产生强大的细胞免疫

ELISpot结果显示，三价疫苗免疫组小鼠脾淋巴细胞针对SARS-CoV-1 S肽库、MERS-CoV S肽库和SARS-CoV-2 S肽库均诱导了强烈的特异性IFN-γ⁺T细胞反应，斑点形成单位（SFU）分别为653/10⁶、916/10⁶和1063/10⁶。其反应强度显著高于多数单价疫苗组，表明三价疫苗能激发更全面的T细胞免疫应答。

3.3 三价冠状病毒疫苗诱导广谱的体液和细胞免疫反应

基于刺突蛋白氨基酸序列的系统发育分析显示，SARS-CoV-1、MERS-CoV和SARS-CoV-2同属乙型冠状病毒属（Betacoronavirus），具有较近的亲缘关系。三价疫苗的设计覆盖了该属内不同谱系的病毒，其免疫反应谱与病毒的系统发育关系相对应，为开发针对冠状病毒变异的广谱疫苗提供了重要证据。

3.4 三价冠状病毒疫苗在SARS-CoV-2 XBB攻击后降低金黄地鼠呼吸道病毒载量

攻毒实验表明，与PBS对照组相比，三价疫苗和SARS-CoV-2单价疫苗免疫的地鼠体重下降幅度更小，恢复更快。在攻毒后第8天，三价疫苗组地鼠咽拭子病毒载量GMT降至91 copies/mL，显著低于PBS对照组（约19倍）。此外，在气管和肺组织中，疫苗组的病毒载量也呈现快速下降趋势。

3.5 三价冠状病毒疫苗减轻SARS-CoV-2 XBB攻击引起的肺部病理损伤

肺部组织病理学检查显示，PBS对照组地鼠出现严重的肺泡间隔增厚和单核细胞、淋巴细胞大量浸润。相比之下，SARS2-DNA/VTT组病理损伤最轻，支气管结构完整，仅见局灶性炎症。三价-DNA/VTT组可见多处小片状肺实变，炎症损伤程度介于PBS组和SARS2单价疫苗组之间，但总体显著轻于对照组，表明疫苗接种能有效减轻XBB变异株感染引起的肺部损伤。

讨论

本研究证实，采用DNA初免/VTT加强策略的三价冠状病毒疫苗能诱导针对SARS-CoV-1、MERS-CoV和SARS-CoV-2的平衡且广谱的体液和细胞免疫。相较于单价疫苗，其优势在于能够应对多种冠状病毒的潜在威胁。在金黄地鼠模型中，该疫苗对SARS-CoV-2 XBB变异株的攻击提供了保护，显著降低了呼吸道病毒载量和肺部病理损伤。这支持了一种两步走的疫苗接种策略：在疫情早期使用多价冠状病毒疫苗以降低传播和死亡率，为后续开发变异株特异性疫苗争取宝贵时间。尽管本研究未评估对SARS-CoV-1和MERS-CoV的直接保护效力，且存在资源限制，但结果为未来通用冠状病毒疫苗的设计提供了有价值的科学数据和免疫策略参考。