在过去两年(2022–2024年),SAT2型口蹄疫病毒(FMDV)的传播速度惊人。中东地区的疫情报告显示,该血清型已逐渐扩散至西亚,并最近到达了与俄罗斯接壤的地区(1)。2023年1月,巴林、约旦和阿曼报告了SAT2/XIV型疫情。到2023年3月,病毒已传播到土耳其的安纳托利亚东部,随后又扩散到安纳托利亚中部和阿达纳省(2)。这种血清型的传播对全球畜牧业构成了严重威胁,尤其是在此前未出现过SAT2 FMDV的国家。更重要的是,SAT2 FMDV具有高度的抗原变异性,包含14个顶型,这些顶型之间缺乏交叉保护作用。14个SAT2顶型的VP1编码区核苷酸序列同源性约为80%(3, 4)。
VP1蛋白是结构最易变异的外壳蛋白,在SAT2中长度为213至219个氨基酸,其140–150位和166–170位存在插入或缺失的情况(5)。最近从VP1蛋白中提取的肽片段经过化学合成后,在实验动物中显示出良好的保护作用(6)。VP1的N端和C端的氨基酸140–160(B细胞表位)和200–213(通用T细胞表位)是免疫原性最强的区域(7)。Opperman等人也确定了VP1的144–154位和200–213位为免疫原性表位,分别位于GH环和C末端(8)。SAT2 VP1的21–60位T细胞表位已被证明能刺激T细胞受体(TCR)(9)。Wilhelm等人还发现VP1区域的66–80位氨基酸是FMDV特异性的T细胞表位,对诱导牛的免疫力至关重要(10)。因此,多表位疫苗是针对SAT2血清型的理想选择,因为该血清型的VP1外壳蛋白具有最高的抗原变异水平(11)。
免疫信息学和计算疫苗学方法通过缩短研发时间和降低生产成本,彻底改变了传统的疫苗开发方式(12, 13)。基于表位的亚单位疫苗属于第三代疫苗开发技术,可以产生高滴度的抗体,并增强CD4+、CD8+和NK细胞的激活(14, 15)。单个或多个表位可以以高度有序和重复的形式呈现在纳米颗粒或病毒样颗粒(VLPs)上,从而引发强烈的免疫反应(16, 17)。基于表位的嵌合疫苗设计有望克服许多传统疫苗的局限性,这些传统疫苗未能有效预防FMD暴发(4, 18)。Wang等人合成了包含中和B细胞和T细胞表位的嵌合肽疫苗(19)。
在E. coli中表达的O型FMDV VLPs在猪和牛中均引发了保护性免疫反应,证明了该疫苗在自然宿主体内的可行性和有效性(20)。同样,基于兔出血病病毒(RHDV)并展示FMDV表位的cVLPs也在猪体内引发了保护性免疫(21)。
牛瘟病毒(BPV)是全球畜牧业中一个被忽视但重要的问题,其在牛群中的流行率为83%–100%,尤其影响犊牛(15)。与其他大多数细小病毒一样,BPV对化学和物理灭活具有高度抵抗力。最可靠的消毒方法是使用0.5%的氯漂白剂或10%环氧乙烷与90%二氧化碳的非爆炸性混合物(22)。此外,该病毒在-20°C下可存活长达六个月(23)。目前尚无有效的BPV疫苗,也没有能够同时抵御SAT2 FMDV和BPV的疫苗。因此,开发一种能够同时预防FMDV和BPV感染的疫苗平台至关重要。
最近的研究成功利用细小病毒的结构蛋白VP2生成了展示FMDV表位的病毒样颗粒(VLPs),为多价疫苗的开发提供了多功能平台。Chang等人生产了展示O型FMDV表型的BPV VP2 VLPs,证明了这种方法的可行性(24)。Pan和高等人展示了O型FMDV的表型(25, 26),而Li等人的最新研究则成功改造了PPV VP2 VLPs以展示SAT2 FMDV血清型的表型(27),证实这些细小病毒VLPs是稳定的、无传染性的颗粒,适合有效呈现多种FMDV抗原(27)。
因此,本研究旨在利用昆虫表达系统构建和生产展示SAT2 FMDV VP1免疫优势B细胞和T细胞表型的嵌合BPV VLPs,并通过多种方法对其进行了评估和表征。此外,还在BALB/c小鼠中评估了这种新型疫苗引发的体液和细胞免疫反应。