破解流感疫苗“猫鼠游戏”:通用型禽流感疫苗即将改变战局?
破解流感疫苗“猫鼠游戏”:通用型禽流感疫苗即将改变战局?
引言:
近日,高致病性禽流感H5N1病毒在全球范围内肆虐,不仅导致大量野生鸟类和家禽死亡,更前所未有地蔓延至奶牛等哺乳动物,并出现了多起人类感染病例。这声声警钟,再次凸显了人类与流感病毒之间一场漫长而艰辛的“军备竞赛”。我们每年更新的季节性流感疫苗,就像是为不断“换装”的病毒量身定做的钥匙,一旦病毒外形(抗原)改变,旧钥匙便瞬间失效。
但是,这场被动的“猫鼠游戏”有望被彻底改写。一篇发表于权威期刊《Trends in Molecular Medicine》的论坛文章《Novel universal vaccines to mitigate emerging avian influenza viruses》为我们描绘了一幅充满希望的未来图景:通过新一代技术,开发出一种能够广泛应对多种禽流感病毒的“通用疫苗”。
关键发现:
图1 抗原选择、疫苗平台和通用禽流感病毒(AIV)疫苗的应用
1、为何我们需要“通用疫苗”?病毒的多样性与进化是核心挑战
禽流感病毒是一个庞大而复杂的家族,拥有16种血凝素(HA)亚型和9种神经氨酸酶(NA)亚型。它们遗传物质是分节段的RNA,这意味着当不同亚型病毒同时感染一个细胞时,极易发生“基因重配”,产生全新的病毒株。这种快速的进化与变异能力,使得针对特定毒株的传统疫苗往往“望洋兴叹”。
更严峻的是,病毒的地理分布正在迅速扩大。文章指出,H5N1高致病性禽流感病毒已传播至北美,并在野生动物、家禽、奶牛中引发流行病,相关人类感染病例和死亡的出现,以及病毒基因组中出现多个人类适应性突变,都敲响了潜在大流行的警钟。当前的疫苗策略已不足以控制局面,开发一种能覆盖多种毒株、提供广泛保护的通用疫苗迫在眉睫。
2、如何打造“万能钥匙”?瞄准病毒的突破口
既然病毒善变,科学家们的策略是:寻找它身上那些至关重要且相对稳定、不易变化的部位 -即“保守表位”。这就像是找到了病毒无论怎么伪装都必须露出的“命门”。
这篇综述文章系统地梳理了这些关键的靶点:
(1)HA茎秆部: 我们通常接种的流感疫苗主要引发针对HA头部(易变区)的抗体。而HA的茎秆部在不同亚型病毒中保守得多。针对茎秆部的疫苗已被证明能在动物模型中有效抵抗分别属于Group 1和Group 2的多种HA亚型病毒。
(2)M2e蛋白: 基质蛋白2的胞外域在所有甲型流感病毒中高度保守。虽然其免疫原性较弱,但通过将其串联重复或与纳米颗粒、其他抗原(如HA茎秆部)融合,能成功激发起有效的保护性免疫。
(3)内部蛋白: 病毒内部的核蛋白(NP)、基质蛋白M1和聚合酶蛋白PB1等含有丰富的T细胞表位。它们虽不能诱导中和抗体,但能激发强大的细胞免疫,在病毒入侵细胞后对其进行清除,从而减轻病情。
文章中的表格(表1)详尽列举了众多处于临床前研究的候选疫苗,它们通过将这些保守抗原与不同的疫苗平台(如蛋白纳米颗粒、重组腺病毒、mRNA等)结合,在小鼠、雪貂乃至猪和非人灵长类动物中,展示出了对多种异源病毒攻击的卓越保护效果,部分甚至能达到100%存活率。
3、技术大融合:AI与新型平台赋能疫苗研发“升维”
通用疫苗的研发不仅依赖于新靶点,更得益于生物技术的革命性进步。
(1)mRNA平台的崛起: COVID-19疫情让mRNA疫苗技术大放异彩。其快速、灵活的特性使其成为开发通用疫苗的理想平台。研究者可以轻松地将编码多个保守抗原的mRNA序列封装在脂质纳米颗粒中,一次性激发广泛的免疫反应。文献提到,已有研究通过编码20种不同HA的mRNA疫苗,成功诱导出高水平的交叉反应抗体。
(2)更多RNA“黑科技”: 除了常规mRNA,自扩增RNA、环状RNA 和内源性抗原-RNA细菌等新型平台也在探索中。它们有望以更低的剂量实现更持久、更强的免疫效果。例如,一款基于NA的环状RNA三价疫苗,已显示出能对抗甲型和乙型流感病毒的交叉抗体。
(3)人工智能的精准设计: 这是将疫苗设计推向新高度的关键。文章特别提到,类似线性设计的AI算法已被用于优化COVID-19 mRNA疫苗的序列,大幅提升了抗原表达的稳定性和免疫原性。这种思路完全可以应用于禽流感疫苗。AI能够预测蛋白质结构(如利用AlphaFold),帮助工程师设计出最稳定、免疫原性最佳的抗原构象,从而实现“理性设计”,告别传统的“试错”模式。
4、从实验室到战场:疫苗接种策略与全球储备
当通用的禽流感疫苗问世后,如何使用和储备同样至关重要。
(1)优先接种对象:文章建议,应优先为家畜(如猪、水貂、奶牛)和高风险人群(如家禽养殖工人、兽医) 接种。家畜是已知的病毒“混合容器”,容易产生新的重配病毒。阻断病毒在动物间的传播,是从源头上降低人类大流行风险的关键。
(2)免疫策略优化: 鉴于病毒的多样性,“一针永逸”的理想或许难以实现,但通过序贯接种(使用含有略微不同抗原的疫苗依次免疫)等策略,可以极大地拓宽免疫反应的广度。
(3)建立战略储备: 预先生产和储备通用疫苗,不仅能用于疫情暴发时的紧急控制,更能为开发更匹配的特定疫苗争取宝贵时间,是全球公共卫生防御体系中不可或缺的一环。
5、结语
通用禽流感疫苗的研发,正处在一个从概念验证走向实际应用的关键拐点。它代表了未来传染病防控的一种新范式:从被动追赶,转向主动布防。通过多学科技术的融合-结构生物学定位靶点、合成生物学构建抗原、mRNA技术快速生产、人工智能优化设计-我们正在编织一张更严密、更前瞻的防御网。尽管在持久保护力、生产工艺和全球分配上仍面临挑战,但通用疫苗无疑已成为我们应对流感病毒这个“最熟悉的陌生人”的终极武器,是守护全球健康与经济稳定的重要希望。
原文:
Liu, Y., Wang, L., Lai, A., Kang, M., Qi, Y., Merits, A., Jiao, X., Wang, X., Yu, X., Su, S., & Jiang, Z. (2025). Novel universal vaccines to mitigate emerging avian influenza viruses. Trends in molecular medicine, 31(9), 773–777. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2025.03.001
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