基于诺如病毒P粒子的VZV-gE蛋白表位疫苗的构建及免疫原性评价

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水痘和带状疱疹是在全球范围内广泛流行的两种疾病,均由水痘-带状疱疹病毒(Varicella-Zoster Virus,VZV)引起。这种病毒在人群中通过接触飞沫感染,通常初次感染于儿童时期,临床表现为水痘。水痘患者在痊愈后,其体内仍会存在该病毒粒子潜伏于神经节中,并有一定的几率于生命的后期重新激活,导致带状疱疹。这种疾病会导致不同程度的疱疹后遗神经痛,并且可能引起较为严重的并发症,甚至导致死亡。目前针对水痘和带状疱疹的临床治疗仅通过使用阿昔洛韦减轻病症,或用α-干扰素抑制病毒扩散,因此针对VZV疫苗的研发成为研究的重点。目前批准使用的疫苗主要有:1995年批准上市的针对水痘的减毒活疫苗Varivax(Merck);2006年批准上市的针对带状疱疹的减毒活疫苗Zostavax(Merck)。但减毒活疫苗存在对高龄人群效力低的问题。相比之下安全、稳定的亚单位疫苗更加有优势,并已取得了一定的成功。2017年获批上市针对带状疱疹的亚单位疫苗Shingrix(GSK),但Shingrix对水痘是否有同样的效果仍不清楚,因此对于VZV的更优化疫苗的研发仍有必要。VZV是一种双链DNA病毒,其包膜上有若干种糖蛋白,其中糖蛋白E(glycoprotein E,gE)已被证明是免疫原性最强且含量最高的一种,并且包含有丰富的中和表位。已有研究筛选出gE中免疫原性和稳定性较好的一段多肽表位,即氨基酸序列121-135段,因此本论文中选用了这一段表位。诺如病毒P粒子(Norovirus P particle)用作表位肽疫苗的载体具有许多优势。首先,P结构域上有三个表面环(loop 1,loop 2,loop 3)结构,可用于插入不同长度的外源基因。并且P结构域能够自组装成24聚体形式的粒子,并在其外表面暴露插有外源表位的环区,因此能够在单拷贝数的抗原表位肽基础上增强疫苗的免疫原性。其次,P particle只需在大肠杆菌中即可大量表达,节省了大量的实验成本和精力。除此之外,P结构域还是诺如病毒的主要抗原表位,能够结合该病毒的特异性抗原受体。因此本论文设计的基于P particle载体的亚单位疫苗还可作为诺如病毒疫苗的候选。本论文设计了基于诺如病毒P particle的VZV-gE亚单位疫苗,将gE(aa121-135)作为抗原表位肽编码基因插入到诺如病毒P particle的不同loop环区(即单拷贝组),以及同时三个环上(3拷贝组),构建了4组重组质粒。为了稳定P particle的构象,在以上4组质粒的基础上在其序列N端插入了半胱氨酸短肽编码序列,产生了另外4组质粒(-cys组)。通过Western blot表征鉴定成功地在大肠杆菌中表达了包括单纯P particle在内的共9组重组蛋白。通过透射电镜表征证明能够成功地形成P particle。并通过ELISA和Western blot等实验证明能够在颗粒表面展示抗原表位。将制备的9组免疫原以及作为阳性对照的VZV减毒活疫苗、作为阴性对照的PBS组、3 copy与VZV减毒疫苗的联合免疫两组,共13组实验组免疫BALB/c小鼠,并进行免疫后的血清学检测。发现各重组蛋白均能诱导较高的IgG抗体水平。其中3 copy组,loop 1-cys,loop 2-cys,loop 3-cys和3 copy-cys组诱导的IgG抗体水平与PBS组相比有极显著差异(p<0.0001),比其他重组蛋白组约高1至2个数量级,甚至高于VZV减毒疫苗阳性对照组,与联合免疫组水平相当。并且通过Western blot实验检测各免疫原诱导的血清抗体能够与真核表达的gE蛋白结合,同时,这些血清抗体能在免疫荧光实验中用于与VZV病毒颗粒的结合。3 copy组免疫血清能够显示出与gE(aa121-135)多肽结合。其中loop1-cys和loop 2-cys组和3 copy组诱导的IgG 2a与IgG 1型抗体的比值显示可以诱导较为均衡的细胞和体液免疫,具备成为候选疫苗的潜质。本论文的疫苗设计和实验结果将为VZV亚单位疫苗及VZV与Norovirus联合疫苗的设计和开发提供新的思路,并具有一定的参考价值。
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