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登革病毒(Dengue virus, DENV)是最流行的蚊媒病原体之一,全球近半数人口面临感染风险。尽管多数病例症状轻微,但重症甚至死亡并不罕见。目前针对DENV缺乏有效的抗病毒药物和高预防性疫苗,导致保护方面存在显著缺口。尽管减毒活疫苗已被开发并短暂使用,
登革病毒(Dengue virus, DENV)是最流行的蚊媒病原体之一,全球近半数人口面临感染风险。尽管多数病例症状轻微,但重症甚至死亡并不罕见。目前针对DENV缺乏有效的抗病毒药物和高预防性疫苗,导致保护方面存在显著缺口。尽管减毒活疫苗已被开发并短暂使用,但部分疫苗被发现会增加接种后暴露于DENV的个体发生抗体依赖性增强(antibody-dependent enhancement, ADE)的风险,该现象可加重疾病预后。基于纳米颗粒的疫苗配方相比减毒活疫苗具有诸多优势,如可控释放、剂量节省、能够有效包封佐剂和病毒抗原,同时最大程度降低ADE发生风险。研究人员已开发了多种载体系统,包括聚合物、脂质、无机和基于蛋白质的配方。每种系统均能诱导独特的抗原特异性免疫激活,包括不同程度的体液和细胞免疫应答。尽管仍有大量研究需开展,基于纳米颗粒的疫苗配方为应对DENV日益增长的威胁提供了一种有前景的方法。
**Introduction**
登革病毒(Dengue virus, DENV)属于黄病毒科(Flaviviridae),为一组包膜的正链单链RNA病毒。该病毒包含四种血清型(DENV-1、2、3、4),感染可导致从无症状到危及生命的重症,包括登革出血热(dengue hemorrhagic fever, DHF)和登革休克综合征(dengue shock syndrome, DSS)。抗体依赖性增强(antibody-dependent enhancement, ADE)是感染不同血清型后非中和抗体通过Fcγ受体促进病毒进入免疫细胞,导致病毒复制增强和炎症反应加剧的关键机制。DENV基因组编码三种结构蛋白(衣壳蛋白C、前体膜蛋白prM、包膜蛋白E)及七种非结构蛋白(NS1-NS5)。E蛋白介导病毒附着和膜融合,是中和抗体和疫苗设计的首要靶点。亚病毒颗粒(subviral particles, SVPs)由M和E蛋白组成,缺乏基因组RNA,保留天然E蛋白构象,是理想的非感染性亚单位抗原。目前处于临床阶段的抗体和抗病毒疗法面临ADE、早期给药、广谱中和活性及成本可及性等挑战。三种领先疫苗(Dengvaxia、QDENGA、Butantan-DV)均基于减毒活病毒,但存在安全性局限性(如ADE风险、免疫抑制人群适用性差)。纳米颗粒载体因其可精确控制抗原和佐剂呈递、靶向抗原呈递细胞(antigen presenting cells, APCs)、减少抗原/佐剂用量等优势,成为有前景的替代平台。
**DENV animal models**
DENV疫苗候选物的临床前评估依赖动物模型。免疫活性小鼠(如BALB/c和C57BL/6)虽然不自然易感DENV,但用于评估中和抗体滴度(50%空斑减少中和试验PRNT
50、聚焦减少中和试验FRNT)、T细胞增殖和细胞因子产生等免疫指标。免疫缺陷小鼠(AG129、IFNAR
-/-)因缺乏干扰素受体而允许病毒复制,可评估疫苗介导的保护作用。人源化小鼠(如hCD34
+ HSC-engrafted NSG小鼠、BLT小鼠)植入人细胞或组织,可产生人样免疫应答和临床症状。非人灵长类动物(non-human primates, NHPs)(恒河猴、食蟹猴)免疫系统与人类高度相似,可测定病毒载量、体液和细胞免疫反应,但存在成本高、疾病轻微等局限性。
**Nanoparticle formulations**
纳米颗粒载体通过平衡血清型抗原性、激活补体、促进交叉呈递而增强CD8
+ T细胞应答,并能共递送佐剂诱导保护性Th1偏向免疫(DHF与Th1→Th2偏移相关)。纳米颗粒配方还能为幼儿和老年人群(Th2固有优势或免疫衰老)提供增强保护。多种载体系统已被开发:包括聚合物、脂质、无机和蛋白质工程构建物(表格2、3)。每种系统在动物模型中均显示出增强的疫苗递送和保护效果。
**Polymeric formulations**
聚合物载体可包封抗原和佐剂,保护不稳定抗原、实现控释、提高热稳定性、减少冷链依赖,并可规模化生产。但目前尚无获批的聚合物体疫苗。预临床DENV疫苗中评估的构建物包括乳液颗粒、PRINT颗粒和聚合物体。
**Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA)**
PLGA是广泛研究的可生物降解聚合物,具生物相容性和FDA批准认可。PRINT技术将PLGA铸入纳米模具形成80×320 nm棒状颗粒,将DENV E蛋白吸附于表面。四价配方皮下免疫BALB/c小鼠,诱导的总IgG与铝佐剂对照无显著差异,但针对DENV-1、2、4的中和滴度显著高于可溶性蛋白和铝佐剂组。
**Polycaprolactone (PCL)**
PCL是疏水、慢降解的聚酯,降解产生无毒代谢物。肼修饰的PCL(阳离子、酸敏感)用于鼻内递送DENV E蛋白结构域III(EDIII)四价抗原。较高肼取代度的纳米颗粒诱导更高血清抗体滴度,但IFN-γ反应低于未修饰组,提示偏向增强体液免疫。
**Chitosan**
壳聚糖是天然阳离子多糖,具有黏膜粘附和免疫刺激特性。N,N,N-三甲基壳聚糖(TMC)纳米颗粒通过离子凝胶法包封非结构蛋白1(NS1)进行腹腔免疫。纳米颗粒配方诱导显著高于可溶性NS1的总IgG滴度,并产生针对DENV-1、2、4的补体依赖细胞毒活性,但对DENV-2感染未提供保护。
**Poly(butadiene)–poly(ethylene oxide) polymersomes**
PBD–PEO聚合物体可组装成双层囊泡,将脂化E蛋白表位(B细胞、T细胞、辅助T细胞表位)掺入壳层,并以单磷酰脂A(monophosphoryl lipid A, MPLA)为佐剂。免疫BALB/c小鼠后,聚合物体/MPLA/肽组诱导的血清IgG和IFN-γ产生显著增强,效果接近完全弗氏佐剂(CFA)。
**Translational feasibility (Polymeric)**
PLGA和PCL是FDA批准的聚合物,壳聚糖视为公认安全(GRAS)。但批次间变异性、规模化生产成本是主要挑战,需进一步研究。
**Lipid formulations**
脂质体(钴结合脂质体)和mRNA脂质纳米颗粒(lipid nanoparticles, LNPs)已被评估。钴脂质体通过组氨酸标签与稳定化E蛋白结合,四价配方诱导强效总IgG和中和滴度,但钴的细胞毒性是潜在限制。mRNA LNP递送编码野生型或修饰型E蛋白的mRNA,修饰蛋白诱发更低ADE并提高被动转移后幼鼠存活率。脂质配方具临床成功背书,但冷链需求(如-20°C)是DENV流行地区的主要障碍。
**Inorganic formulations**
无机载体包括钙磷酸盐纳米颗粒(CaP NPs)、金纳米颗粒(AuNPs)和碳纳米管(CNTs)。CaP NPs吸附保守T细胞表位和N-乙酰葡糖胺(GlcNAc),在HLA-A2转基因小鼠中诱导强IFN-γ产生。CNTs共价连接DENV-3 E蛋白,免疫后中和滴度略高于可溶性蛋白,且淋巴细胞增殖和促炎细胞因子显著增强。AuNPs(1.6 nm)共价连接9个MHC I限制性肽和GlcNAc/α-半乳糖,开展I期临床试验(皮内接种),显示安全性和适度的T细胞应答,但体液应答微弱。无机配方面临安全性、体内滞留和规模化生产挑战。
**Protein based formulations**
蛋白质亚单位疫苗安全且可工程化。铁蛋白纳米颗粒(24亚基自组装)展示修饰E蛋白(删除DII区),四价配方配以c-di-GMP佐剂在BALB/c和AG6小鼠中诱导强效抗体、中和活性、记忆B细胞形成,并减少ADE,AG6小鼠攻毒后100%存活。病毒样颗粒(virus-like particles, VLPs)在Freestyle 293F细胞中共表达prM和修饰E蛋白(F108A突变),四价铝佐剂配方免疫非人灵长类后诱导持久中和抗体并减少病毒血症,被动转移血清完全保护AG129小鼠免于DENV-2致死。聚合IgG将E蛋白DIII插入IgG可变区形成六聚/五聚体,植物或CHO细胞表达,铝佐剂增强中和活性及IFN-γ产生。蛋白质配方的优势是生产成本低、可规模化,但需Th1偏向佐剂以避免ADE相关Th2反应。
**Conclusions and future work**
预临床DENV疫苗平台多样,旨在克服减毒活疫苗的ADE和适用性限制。标准化评估(包括ADE评估和AG129/AG6保护模型)可促进候选物间比较。E蛋白融合环或DII的工程化降低了ADE潜力。未来可靶向E二聚体表位以诱导广谱中和抗体。佐剂(铝、TLR激动剂、PAMP)强化免疫应答。纳米颗粒可主动或被动靶向APC,提升效率。成本可及性在资源有限地区关键,微针贴片、免疫刺激复合物(ISCOMs)等创新递送方式具前景。还须评估内毒素污染、抗载体免疫(如抗PEG抗体)以及肥胖、老年、免疫抑制人群模型。综合抗原设计、递送优化和佐剂配方可产生安全、持久、广谱的保护。