本技术介绍了一种针对猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)的纳米颗粒疫苗,包含一种基于PRRSV结构蛋白表位设计的重组纳米颗粒蛋白。该疫苗的制备方法和应用旨在提高猪群的免疫力,有效预防和控制PRRSV感染。
背景技术
猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)由PRRSV感染猪只后诱发,是世界范围内除了非洲猪瘟和猪流行性腹泻外对养猪业造成经济损失最多的疾病。尽管已经报道了多种抗病毒药物有控制PRRSV感染的潜力,但仍未真正出现低成本且有说服力的药物广泛应用于临床实践中。虽然近些年来报道的能够抵抗PRRSV感染的基因编辑猪为PRRSV的防控带来了新的希望,但这种基因编辑猪的潜在风险验证和合法性审批仍然需要大量时间去完成。因此,疫苗仍是目前控制该病毒传播的重要手段,目前的商品化疫苗分为两类:灭活疫苗和减毒活疫苗。然而,尽管疫苗开发人员已经付出了巨大的努力优化现有的疫苗,灭活疫苗仍然因其无法有效诱导细胞免疫应答和中和抗体反应倍受质疑,减毒活疫苗则因其潜在的重组和毒力反强风险令人担忧。令人失望的是这些商品化疫苗对近些年来在中国大流行的NADC30-like毒株未表现出足够的免疫保护力甚至无效。因此,开发新一代的PRRSV疫苗迫在眉睫。
PRRSV作为一种有囊膜的单股正链RNA病毒,其基因组复制过程中易突变和重组,导致病毒致病性和抗原性的改变,这一特性为通过疫苗防控该病毒带来了巨大的阻碍。不同于如SARS-CoV-2或PEDV等冠状病毒的刺突糖蛋白是明确地免疫保护相关蛋白,PRRSV的囊膜表面存在多个具有单次或多次跨膜的结构蛋白,形成异二聚体或三聚体,参与病毒感染相关过程。这种特殊的病毒构造对解析中和抗体靶向蛋白造成巨大的困难,为保护性抗原的选择造成了混乱,严重阻碍了亚单位疫苗开发进展。通常,在病毒感染后,体液免疫和细胞免疫应答相互协同,抑制病毒在体内的扩散并逐步清除病毒。但是,在不同的病毒感染中,细胞免疫应答和体液免疫应答所发挥的作用存在一定的差异。在以猴痘病毒、新冠病毒和PCV2为代表的病毒中,体液免疫应答产生在预防和清除这类病毒感染中发挥更为重要的作用。相反,在以HIV为代表的可造成长期感染病毒中,体液免疫应答能发挥的作用有限,细胞免疫应答在控制HIV病毒感染方面至关重要。对PRRSV来说,目前普遍认为细胞免疫应答在防控该病毒感染上重要性更高。因此,开发一种能够有效诱导PRRSV特异性细胞免疫应答的疫苗是下一代疫苗研究的重点。
特异性细胞免疫应答的基础是T细胞表位,因此解析出目的病原相关的T细胞表位并基于此设计重组蛋白是一种有效的诱导特异性细胞免疫应答的方法,这一点已在SARS-CoV-2被证实,但在PRRSV疫苗学的研究中鲜有涉及。同时,为了进一步增强这种基于T细胞表位设计的重组蛋白的免疫原性,将该重组蛋白展示在纳米颗粒表面,因为在纳米颗粒(NPs)表面展示抗原已被证明可有效增强免疫原性,免疫后可以强烈激活体液免疫应答和细胞免疫应答。通过对比多种已被报道的纳米颗粒蛋白特性以及预试验验证这些纳米颗粒蛋白的开发难度,最终将激烈火球菌来源的铁蛋白纳米颗粒选作为新一代PRRSV疫苗开发的平台,这种细菌来源的纳米颗粒具有天然、无毒和安全的特点,同时其表达和纯化简单、迅速且廉价,具有大规模生产的潜力。通过SpyCatcher-SpyTag系统,可以方便且确实的将目的抗原负载在纳米颗粒表面,能够简单且迅速的生产获得重组纳米颗粒。
实现思路