3 HPIV-3 疫苗与 RSV 疫苗的结合
由于 HPIV-3 与 RSV 具有相同的易感人群,且两种病毒诱发的疾病也十分相似,因此研发同时针对这两种病毒的疫苗成为一个重要的研究方向。
3. 1 同时抗两种病毒的亚单位疫苗 Homa 等[33]以 RSV 的 F 蛋白( 1 ~ 488 个氨基酸) 及 HPIV-3 的HN 蛋白( 87 ~ 572 个氨基酸) 为主要抗原,构建了一种嵌合糖蛋白 FRHNp,作为一个新型的亚单位疫苗,可同时抵抗两种病毒的感染。该研究发现,在棉鼠中 50 ng 的 FRHNp 就可引发同时针对这两种病毒的特异性中和抗体,且对病毒在动物肺中的复制水平有显着抑制作用( ≤103倍) ; 200 ng 可对棉鼠起到完全的保护。
Brideau 等[32]用真核表达系统表达了两种分别由 RSV F 和 G 糖蛋白的胞外区( FG) 和 HPIV-3 HN和 F 糖蛋白的胞外区( FHN) 组成的嵌合糖蛋白,由这种嵌合蛋白制成的亚单位疫苗在动物试验中可对这两种病毒产生良好的免疫反应,且大部分中和抗体由 RSV 的 F 糖蛋白和 HPIV-3 的 HN 糖蛋白诱导产生。该研究不仅证明亚单位疫苗具有良好的保护效力,更为后续 RSV 及 HPIV-3 亚单位疫苗组分的研制工作指明了方向。
3. 2 抗两种病毒的重组减毒活疫苗 利用 BPIV-3的 cDNA 为载体,插入 HPIV-3 的 HN 和 F 基因,得到可表达 HPIV-3 HN 和 F 蛋白的且具有良好免疫原性的 rB/HPIV3; 再向其中插入 RSV 的 F 基因,构建出重组嵌合减毒活疫苗 rB/HPIV3-RSV F( MEDI-534) .MEDI-534 同时具备 rB / HPIV3 的宿主范围限制及减毒特性,又含有 RSV 的保护性抗原,是第一个作为 RSV 疫苗在 RSV 抗体血清学阴性的儿童中进行临床评估的疫苗。
近年对 MEDI-534 的临床前及临床研究有了很大进展。Tang 等[34]首先对其在非洲绿猴中的保护效力进行了评价,结果显示该疫苗在非洲绿猴中可同时引发抗 HPIV-3 及 RSV F 蛋白特异性血清 IgG抗体应答,对 RSV 的感染具有一定保护作用。近年对该疫苗的临床评价也陆续展开。Bernstein 等[35]以 6 ~24 月龄的儿童为对象,对该疫苗进行了 I 期临床试验。结果显示,疫苗组与安慰剂组所引发的不良反应无明显差异,且在第一剂免疫后的 7 ~ 10天就可有病毒复制,接种后在体内均可检测到对RSV 及 HPIV-3 的体液免疫。该结果与 Gomez 等[36]及 Yang 等[37]对该疫苗所做的 I 期临床试验结果相似,证明了 MEDI-534 在儿童中应用的安全性,也为该疫苗在儿童中的进一步试验奠定了基础。同时,利用相同方法也构建出了可同时表达RSV G 和 F 蛋白的嵌合减毒活疫苗( rB / HPIV3-RSVF + G) ,但其尚未进入临床试验[10].Liang 等[38]的研究显示,将 RSV 的 F 蛋白插入到 rB/HPIV3 基因组的不同位置构建的疫苗在儿童中的免疫原性及基因稳定性也不同。
4 HPIV-3 作为病毒载体的应用
利用 RNA 病毒为载体制成的减毒活疫苗可表达外源基因,近年来受到研究者的广泛关注。相比于 DNA 病毒载体,RNA 病毒载体具有很多优势: ①在病毒复制的整个过程中没有 DNA 存在的阶段,可大大降低将其基因组整合到人类基因组 DNA 的风险; ②目前没有研究显示负链 RNA 病毒可异源重组,其具有基因稳定性; ③负链 RNA 病毒在基因组末端 39 ~59 处具有阻断转录倾向性,这可使病毒蛋白含量在转录及表达过程中逐渐降低,因此可以借助其基因组的这种特性对所插入的外源基因的表达量进行调控; ④在病毒基因组中插入异源序列后,对原病毒本身就具有减毒作用,这在另一方面又增加了负链 RNA 病毒作为载体在疫苗中应用的安全性。
现今已有许多 RNA 病毒作为载体用于表达外源蛋白,例如仙台病毒、流感病毒、麻疹病毒,该技术已十分成熟且都已进入规模化生产[32].而 HPIV-3 也具有许多作为载体的优良特性,可用作疫苗载体来表达外源基因。
将外源基因插入到 HPIV-3 具感染性的 cDNA中,构建一个可表达外源基因的重组病毒载体,目前这项技术已在多种蛋白表达及疫苗研制中得到了广泛应用。Roth 等[39 -40]将绿色荧光蛋白( EGFP) 基因插入到 HPIV-3 的 cDNA 中,拯救出一个可高效表达 EGFP、同时具有抗原性和感染性的重组病毒rHPIV-3-EGFP.研究显示,将 EGFP 基因插入到rHPIV-3 中后,使病毒基因组变大,且插入的特异性的外源基因使得病毒本身的下游基因组的复制及mRNA 转录活性受到限制,从而使 rHPIV-3-EGFP具有减毒特征。
前文已对 HPIV-3、BPIV-3 及 rB/HPIV-3 作为病毒载体在相应疫苗研制中的应用作了介绍,除此之外,在麻疹病毒疫苗研发中,利用重组的 HPIV-3表达麻疹病毒的主要保护性抗原血凝素蛋白,构建出二价 HPIV3-measles 疫苗,经滴鼻免疫接种后对麻疹病毒也具有良好的免疫保护效果[20].Bukreyev 等[41]利用反向遗传学技术,用埃博拉病毒( EBOV) 的糖蛋白基因( GP) 替换 HPIV-3 载体的相应部分( HN 及 F 糖蛋白) ,得到了一种减毒的抗原嵌合病毒疫苗---用致病性病毒的目的基因,替代载体本身的主要保护性抗原表位而制成的疫苗,HPIV3/DeltaF-HN/EboGP.相比于传统的埃博拉病毒疫苗,该疫苗在动物模型中诱导产生的抗体应答水平更高。
相信随着反向遗传学技术更深入的研究和应用,HPIV-3 作为病毒载体在高效表达外源性蛋白及其他病毒的免疫靶蛋白而制备嵌合病毒疫苗的应用中都具有广阔的前景。
5 展 望
近年来,反向遗传学技术的发展为从 cDNA 构建出新型的病毒疫苗奠定了理论基础,同时 HPIV-3疫苗也在此项技术发展的基础上得到了很多可喜的结果。其中 BPIV-3、HPIV3 cp45 及 rHPIV3cp45 等减毒活疫苗已有了 I/II 期临床试验评估数据,这为更多具有良好免疫原性、可用于婴幼儿的 HPIV-3疫苗进入 III 期临床试验积累了大量经验。但在对以上疫苗进一步的研究中,怎样的免疫程序可激发最高的保护性免疫应答仍然需要大量临床试验数据。
在亚单位疫苗的发展中,需将保护性抗原成分与新型有效的疫苗佐剂相结合的方向上进行一系列探索。未来研发同时针对 HPIV-3 及 RSV 两种病毒的疫苗也将成为一个重要的研究方向。HPIV-3 作为新型病毒载体,也为其他型别的 HPIV 疫苗乃至更多异源疫苗的研制开辟了新的途径。相信随着生命科学的不断发展及更多研究人员的共同努力,一定会研发出安全有效的 HPIV-3 疫苗。
参考文献
[1] 雷小英,彭东红。 人副流感病毒的研究进展[J]. 儿科药学杂志,2012,18( 11) : 54-59.
[2] Henrickson KJ. Parainfluenza Viruses[J]. Clin Microbiol Rev,2003,16( 2) : 242-264.
[3] 任桂杰,王志玉。 副粘病毒包膜糖蛋白分子生物学研究进展[J]. 病毒学报,2005,20( 1) : 72-75.
[4] 贺英,薛倩,安艳娟,等。 人副流感病毒入侵宿主细胞的分子机制[J]. 河北科技师范学院学报,2012,26( 4) : 65-70.
[5] 褚福禄,温红玲,侯桂华,等。 人副流感病毒 3 型 HN 糖蛋白N - 糖链的功能研究[J]. 病毒学报,2013,29( 5) : 500-507.
[6] Takimoto T,Taylor GL,Connaris HC,et al. Role of the hemag-glutinin-neuraminidase protein in the mechanism of paramyxovirus-cell membrane fusion[J]. J Virol,2002,6( 24) : 13028-13033.
[7] 白慕群,安静,安红,等。 人3 型副流感病毒 HN 基因的克隆、表达及其免疫原性[J]. 中国生物制品学杂志,2008,21( 12) : 1054-1057.
[8] 尹俭俭,李秀景,郑丛龙。 副流感病毒的研究进展[J]. 中国微生态学杂志,2013,25( 4) : 478-481.
[9] 曹丽,师新川,高维凡,等。 副流感病毒基因工程研究进展[J]. 中国畜牧兽医,2013,40( 5) : 185-189.
[10] Schmidt AC,Schaap-Nutt A,Bartlett EJ,et al. Progress in thedevelopment of human parainfluenza virus vaccines[J]. ExpertRev Respir Med,2011,5( 4) : 515-526.
[11] 陈翊,曾 华,钟 家 禹,等。 人 副 流 感 病 毒 广 州 分 离 株ZYMgz01 全基因组序列测定及分析[J]. 热带医学杂志,2011,11( 8) : 879-904.
[12] Falsey AR. Current management of parainfluenza pneumonitis inimmunocompromised patients: a review[J]. Infect Drug Resist,2012,5: 121-127.
[13] Weinberg GA,Hall CB,Iwane MK,et al. Parainfluenza virusinfection of young children: estimates of the population-basedburden of hospitalization[J]. J Pediatr,2009,154 ( 5 ) : 694-699.
[14] 张鹏,姬奕昕,许松涛,等。 2009-2011 年甘肃省和陕西省流行的人副流感病毒 3 型基因特征分析[J]. 病毒学报,2013,29( 5) : 509-514.
[15] 刁娟娟,李燕宁,潘月丽,等。 小儿急性上呼吸道感染副流感病毒感染的临床调查[J]. 南京中医药大学学报,2013,29( 2) : 135-137.