猴痘(Monkeypox，MPX)是由猴痘病毒(Monkeypox virus,MPXV)引起的一種病毒性人畜共患病，其屬于正痘類(lèi)病毒，癥狀表現(xiàn)類(lèi)似于天花，常見(jiàn)癥狀表現(xiàn)為發(fā)燒（通常在38.5℃到40.5℃之間）、頭痛、肌肉酸痛、淋巴結(jié)腫大及皮疹等[1]。自1970年報(bào)告了第一例患者以來(lái)，猴痘主要在非洲地區(qū)流行。但2022年5月，猴痘開(kāi)始了全球范圍的大流行，已有113個(gè)國(guó)家（地區(qū)）報(bào)告了89000多例猴痘確診病例，包含152例死亡病例。
2023年6月，我國(guó)多個(gè)省份先后報(bào)告多例猴痘病例。最新消息2023年9月1日至31日，內(nèi)陸新增報(bào)告305例猴痘確診病例，并顯示出本土蔓延趨勢(shì)。國(guó)家衛(wèi)生健康委公告顯示，自9月20日起，猴痘被納入乙類(lèi)傳染病進(jìn)行管理。盡管猴痘的癥狀比天花輕，傳播性比天花弱，但猴痘病毒可能會(huì)成為比天花病毒更難對(duì)付的人類(lèi)病原體[2]。
疫苗的使用是戰(zhàn)勝病毒的終極方法，猴痘病毒和天花具有高度同源的基因組，現(xiàn)有的痘類(lèi)疫苗包括痘苗病毒減毒活疫苗ACAM2000和一種減毒活疫苗JYNNEOS，均存在一定的疫苗安全性以及有限供應(yīng)等問(wèn)題，因此迫切需要一種能夠快速開(kāi)發(fā)的安全疫苗。具有脂質(zhì)納米顆粒(LNP)遞送系統(tǒng)的mRNA疫苗具有能快速合成，無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)，沒(méi)有與宿主基因組整合的風(fēng)險(xiǎn)，并且能夠引起體液免疫和細(xì)胞免疫等眾多優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)對(duì)猴痘等突發(fā)公共衛(wèi)生事件中具有巨大應(yīng)用前景[3]。
圖1 猴痘病毒
2023年9月22日，中國(guó)生物楊曉明團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》期刊上發(fā)表了關(guān)于開(kāi)發(fā)新型猴痘mRNA疫苗的文章《mRNA vaccines encoding fusion proteins of monkeypox virus antigens protect mice from vaccinia virus challenge》。本研究中由EEV和IMV抗原組合而成的mRNA疫苗，能夠有效誘導(dǎo)針對(duì)痘苗病毒的免疫，在小鼠模型上保護(hù)免受痘苗病毒致死感染。
圖2 猴痘mRNA疫苗文章信息
mRNA設(shè)計(jì)和體外蛋白表達(dá)，SP-A35R sECD-M1R表達(dá)量最高
本研究中首先合成了四個(gè)密碼子優(yōu)化的mRNA，包括全長(zhǎng)A35R，M1R，完整A35R胞外域融合M1R（融合1：SP-A35R IECD-M1R），短A35R胞外域融合M1R（融合2：SP-A35R sECD-M1R）它們編碼不同的MPXV抗原（圖3a）。將等量mRNA轉(zhuǎn)染293T細(xì)胞，并與抗a35r和抗m1r抗體孵育，確認(rèn)4種mRNA的蛋白表達(dá)，如圖3b所示。Western blot檢測(cè)結(jié)果顯示，編碼SP-A35R sECD-M1R的mRNA在293 T細(xì)胞中的表達(dá)水平最高。
圖3 mRNA序列設(shè)計(jì)及蛋白表達(dá)驗(yàn)證
三種mRNA疫苗對(duì)受到致死劑量病毒攻擊的小鼠都有保護(hù)作用
研究者開(kāi)發(fā)了三種不同的mRNA-LNP復(fù)合物，以評(píng)估它們?cè)谡T導(dǎo)抗MPXV保護(hù)性免疫中的功效。將小鼠肌內(nèi)注射這些mRNA疫苗，所有三種疫苗組均在接種后第7天誘導(dǎo)抗a35r抗體。將含有融合A35R/M1R，全長(zhǎng)A35R/M1R的mRNA-LNP復(fù)合物分別注射小鼠，在致死性痘病毒感染模型下，三組疫苗都能夠保護(hù)小鼠免于病毒感染導(dǎo)致的死亡。
圖4 mRNA疫苗對(duì)病毒攻擊的保護(hù)作用
mRNA疫苗在免疫7天后可保護(hù)小鼠免受VACV的攻擊
為了進(jìn)一步評(píng)估m(xù)RNA疫苗誘導(dǎo)保護(hù)性免疫的速度，研究者實(shí)施了單劑量8天的疫苗接種方案，進(jìn)行VACV-WR攻擊（圖5a）。以?xún)煞N亞致死劑量（低劑量和高劑量）給小鼠腹腔注射了VACV-WR活疫苗。如圖5b所示，三種mRNA疫苗均可誘導(dǎo)相應(yīng)的A35R抗體。只有VGPox 1和VGPox 2能夠引發(fā)針對(duì)M1R的抗體（圖5c），而接種亞致死活VACV-WR疫苗在第7天未能產(chǎn)生針對(duì)這兩種抗原的抗體（圖5b，c）。接種VGPox 1和2的動(dòng)物血清分別表現(xiàn)出87.8%和93.4%的強(qiáng)中和活病毒的能力，表明它們有可能成為有效的疫苗（圖5d）。
圖5 單劑量疫苗接種和相應(yīng)免疫反應(yīng)
mRNA疫苗具有長(zhǎng)期保護(hù)作用
為了評(píng)估m(xù)RNA疫苗的長(zhǎng)期保護(hù)性免疫，給小鼠接種兩劑VGPox 1-3。從第1個(gè)月到第5個(gè)月，所有三種候選疫苗的a35r特異性抗體逐漸下降（圖6a）。在接種疫苗后162天，小鼠鼻內(nèi)受到致命的VACV-wr攻擊，所有三種mRNA候選物和活病毒疫苗都能完全保護(hù)小鼠免受VACV攻擊（圖6d）。這些結(jié)果表明mRNA疫苗可誘導(dǎo)對(duì)VACV的長(zhǎng)期保護(hù)性免疫。
圖6 長(zhǎng)期免疫檢測(cè)
總體來(lái)講，VGPox系列新型猴痘mRNA疫苗具有以下三個(gè)亮點(diǎn)：
1、mRNA序列只含兩種關(guān)鍵的病毒抗原，但具有優(yōu)越免疫反應(yīng)；
2、一針疫苗即可獲得有效抗猴痘免疫反應(yīng)；
3、免疫反應(yīng)早，動(dòng)物試驗(yàn)證明在給藥后7天，即可產(chǎn)生早期免疫反應(yīng)，且具有長(zhǎng)期保護(hù)作用。
參考文獻(xiàn)
[1] Adler H, Gould S, Hine P, et al. Clinical features and management of human monkeypox: a retrospective observational study in the UK[J]. The Lancet Infectious Diseases, 2022, 22(8): 1153-1162.
[2] Huang Y, Mu L, Wang W. Monkeypox: epidemiology, pathogenesis, treatment and prevention[J]. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2022, 7(1): 1-22.
[3] Hou F, Zhang Y, Liu X, et al. mRNA vaccines encoding fusion proteins of monkeypox virus antigens protect mice from vaccinia virus challenge[J]. Nature Communications, 2023, 14(1): 5925.
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