PNAS：华中农业大学赵凌团队发现新型疫苗技术经鼻一针，即可高效激活黏膜免疫防线抵御多种呼吸道病毒

2026-05-13 14:27:56
来源：医药头条

整合互补的疫苗策略对于应对新型病原体至关重要。尽管近期开发的mRNA-VLP杂合体能够自发组装成病毒样颗粒（VLPs），从而增强免疫原性，但其在激发针对呼吸道病原体的强效肺部黏膜免疫方面仍显不足。

2026年4月29日，华中农业大学赵凌独立通讯在PNAS 在线发表题为An Ad5-vectored platform generating self-assembling VLPs elicits potent mucosal immunity against influenza A virus and SARS-CoV-2的研究论文。

该研究构建了一种名为Ad5-Envp-VLP的嵌合型腺病毒平台，该平台通过利用ESCRT（内体分选转运复合体）招募技术（经由EABR（ESCRT及ALIX结合区）），能够实现表面展示包膜蛋白的病毒样颗粒（VLPs）在体内自发组装。

与肌肉注射相比，经鼻单次给予Ad5-HA-VLP可对同源及异源甲型流感病毒株提供持久保护。整合单细胞RNA测序与流式细胞术分析显示，经鼻给予Ad5-HA-VLP能够招募并功能性重塑肺部先天免疫细胞，促进抗原呈递，并激发强大的黏膜分泌型IgA抗体（sIgA）应答与细胞毒性T淋巴细胞反应。

经鼻给予Ad5-S-VLP可诱导针对SARS-CoV-2变异株的有效交叉中和抗体滴度。重要的是，经鼻免疫可共表达S-VLP与HA-VLP的Ad5-S-HA-VLP，能够同时产生针对流感病毒与SARS-CoV-2的中和抗体，并诱导肺组织抗原特异性sIgA抗体，证实Ad5-Envp-VLP是一种有望用于防控呼吸道病原体的“单次免疫、多价黏膜疫苗”。

进一步拓展应用表明，Ad5-RVDG-VLP还能在小鼠、犬及猫模型中诱导广谱保护性免疫，验证了其作为高效狂犬病疫苗的可行性。

综上所述，Ad5-Envp-VLP平台代表了一种通用且多功能的黏膜疫苗策略，通过肺部递送编码体内自组装VLP的载体，能够同步激发针对多种病原体的强效黏膜免疫与系统性免疫。

新型冠状病毒（SARS-CoV-2）的全球性出现以及流感病毒持续的抗原漂移，暴露了传统疫苗范式的关键局限性，特别是其难以同时实现单次接种的持久性、广泛的交叉保护以及热稳定性。病毒样颗粒（VLPs）代表了一项变革性的进展，它保留了天然病毒颗粒的结构，同时避免了复制风险，并能实现B细胞受体（BCR）的有效簇集和多表位T细胞活化。

商业化的VLP疫苗，例如针对人乳头瘤病毒（HPV）的Gardasil® 9和针对乙型肝炎病毒的Recombivax HB®，已在全球范围内将其目标疾病的发病率降低了90%以上。然而，传统的VLP平台面临三个关键挑战：1）由于精确的三维组装要求和昂贵的纯化流程，导致生产工艺复杂；2）依赖佐剂联合制剂和多剂量方案以克服其免疫原性不足的问题；3）热不稳定性要求严格的冷链流程管理（例如，Gardasil® 9需在2至8°C下储存），这严重限制了其在资源有限地区的部署。

这些挑战凸显了对下一代VLP系统的迫切需求，该系统应在保持抗原结构完整性的同时，整合可规模化生产、内在佐剂特性以及热稳定性。

mRNA疫苗工程的最新进展已实现了VLPs的体内自组装，将mRNA平台的抗原设计灵活性和快速适应性，与VLPs的多价抗原呈递能力相结合。这一原理已成功应用于多种不同的病毒病原体。

例如，一种狂犬病候选疫苗利用mRNA共表达膜锚定糖蛋白（G）、基质蛋白（M）和细胞内核蛋白（N），从而在体内驱动VLPs的自发形成。单次接种该疫苗即可激发强效且持久的体液免疫和细胞免疫，其效果优于传统的灭活疫苗。类似地，一种流感疫苗利用mRNA编码与铁蛋白融合的血凝素（HA），自组装成多抗原展示纳米颗粒，可刺激广泛的体液和T细胞应答，从而对多种亚型提供交叉保护。

进一步的优化策略包括设计嵌合S蛋白，使其携带异源胞质尾（例如HIV-1/SIV Gag），以提高VLP组装效率，并扩大针对SARS-CoV-2变异株的中和抗体广度。作为一项重要进展，S-EABR（ESCRT和ALIX结合区）系统利用宿主的内体分选复合物运输机制（ESCRT），仅需单一蛋白组分即可实现包膜VLP（eVLP）的组装，从而绕过了复杂的多蛋白共表达需求。

这种“编码-表达-组装”集成技术绕开了繁琐的体外VLP生产过程，仅用单一组分即可在体内形成致密且有序的抗原阵列，且无需引入异源抗原。

图1.Ad5-HAPR8与Ad5-HAPR8- VLP 的构建及特性研究（摘自PNAS）

尽管基于mRNA平台的体内编码VLP组装技术取得了这些创新，但其临床转化仍受到限制，因为经肌肉给药优先诱导系统性免疫，而非针对呼吸道组织的粘膜免疫保护。虽然雾化吸入的mRNA-脂质纳米颗粒（LNP）制剂在肺部递送方面显示出前景，但其对多剂量方案的需求以及热不稳定性限制了其在资源有限地区的推广。因此，迫切需要能够同时确保强效粘膜免疫和系统性保护的新策略。

重组腺病毒载体（rAd）因其固有的安全性特征（复制缺陷型设计）、高转染效率及可规模化生产，已成为理想的基因递送平台。值得注意的是，其经鼻给药的能力使其能够直接激活呼吸道粘膜免疫，为针对流感病毒、冠状病毒及其他呼吸道病原体的疫苗开发提供了独特优势。

吸入式Ad5-nCoV的临床前验证表明，该疫苗可诱导持久的肺驻留记忆T细胞，激活粘膜免疫和系统性免疫，并具有较低的系统反应原性（发热发生率：<5%，而经肌肉注射组为28%），展现了“单次接种，双重保护”的模式。结构分析显示，Ad5-nCoV所表达的刺突蛋白保留了类天然的糖基化模式和构象表位，从而能够激发针对新兴变异株的强效中和抗体应答。

此外，作者先前基于腺病毒载体工程的研究表明，将外源基因双插入E1/E3区可增强靶基因的表达和免疫原性。VLPs主要通过重复展示抗原的方式激活体液免疫，但缺乏腺病毒载体固有的内源性佐剂特性。尽管腺病毒载体和VLPs在免疫激活和多价抗原展示方面具有互补优势，但二者整合以增强疫苗免疫原性的策略仍有待深入探索。

在本研究中，作者开发了Ad5-Envp-VLP，这是一种重组腺病毒平台，它利用EABR策略（一种能够在体内自发形成Envp-VLP的策略）结合了VLP和腺病毒载体的优势。作者以甲型流感病毒（IAV）的HA蛋白为模型抗原，并通过经鼻给药和经肌肉注射两种免疫途径对小鼠进行免疫，评估了Ad5-Envp-VLP的效果。

作者发现，VLPs的形成通过依赖于给药途径的独特免疫机制显著增强了疫苗的免疫原性。对于经肌肉注射途径，Ad5-Envp-VLP能够迅速活化B细胞，促进生发中心（GC）的形成和维持，从而诱导强效且持久的体液免疫应答。

在经鼻给药后，Ad5-Envp-VLP促进了肺部固有免疫细胞（例如，树突状细胞、巨噬细胞）的募集和活化。作者的数据表明，这种对固有免疫格局的重塑可能改善了抗原处理与呈递。此外，在这些细胞中观察到的表型变化表明其迁移和代谢活性有可能增强。

该过程最终促进了更高水平的抗原特异性IgA抗体的产生，并促进了肺组织驻留记忆T细胞（TRM）的形成。重要的是，Ad5-HAPR8-VLP诱导的局部肺粘膜免疫为小鼠提供了针对多种异源流感病毒的持久保护。此外，作者利用SARS-CoV-2和狂犬病病毒（RABV）模型，验证了Ad5-Envp-VLP平台针对不同病原体及跨物种应用的广泛适用性。

总之，Ad5-Envp-VLP平台将腺病毒载体优越的经鼻递送能力与VLPs的多价抗原展示功能相结合，为开发针对抗原易变呼吸道病原体的下一代粘膜疫苗建立了一种变革性策略。

参考消息：https://doi.org/10.1073/pnas.2519857123