Science：多价mRNA-LNP疫苗可预防艰难梭菌感染

近日，Science杂志发表了一篇由宾夕法尼亚大学诺奖研究团队撰写的文章，介绍了他们开发的一种新的预防艰难梭菌感染(CDI)的mRNA疫苗。艰难梭菌是美国医院报告最多的病原体之一，它可导致多种胃肠道疾病，从轻度腹泻到中毒性巨结肠和死亡。该细菌一旦感染，就很难治愈，因为其产生的耐抗生素孢子能够在体内潜伏数年之久。之前的CDI预防疫苗试验主要集中在使用佐剂增强的类毒素或重组疫苗上，这些疫苗针对的是两种强效艰难梭菌毒素(TcdA和TcdB)的组合重复寡肽(CROP)域或受体结合域(RBD)，以抑制毒素与肠上皮细胞结合。然而辉瑞最近的一项3期临床试验显示，该试验在减轻CDI的严重程度方面显示出了希望，但未能预防初次感染，这凸显了开发有效的艰难梭菌疫苗所面临的挑战。此外，赛诺菲停止了其抗艰难梭菌疫苗的研发，凸显了需要探索其他疫苗接种策略的必要性。mRNA疫苗已成为对抗多种传染病病原体的领先疫苗平台。研究团队推测，针对多种毒力因子的多价mRNA策略可以预防CDI相关疾病。他们的疫苗策略包括TcdA和TcdB的CROP，以及金属蛋白酶毒力因子Pro-Pro内切肽酶1(PPEP-1)。因为PPEP-1是通过在艰难梭菌细胞表切割多种因子来调节病原体的运动和黏附的保守因此，所以他们认为靶向PPEP-1可以促进CDI相关疾病发生后的致病菌的清除。

图1 文章来源

为了探索上诉疫苗靶点的保护机制，他们对mRNA中的TcdA、TcdB和PPEP-1序列与137株代表型艰难梭菌菌株中的共享氨基酸序列相似性进行了比较基因组分析。结果显示，他们的构建体涵盖了临床相关和潜在新出现的菌株的多样性，是进一步开发的有力候选者。他们随后合成了相应的mRNA序列并封装到脂质纳米颗粒(LNP)中。在转染Neuro2A细胞后，所有mRNA-LNP均通过了质控参数，三种蛋白均得到表达和分泌。为了检查疫苗的免疫原性，小鼠接种了TcdA/TcdB（双价）或TcdA/TcdB/PPEP-1（三价）mRNA-LNPs，三价重组蛋白与明矾作为佐剂，或Luciferase mRNA-LNP,并通过ELISA测量血清抗原特异性抗体滴度。与重组蛋白组相比，mRNA-LNP疫苗诱导的抗毒素免疫球蛋白G(IgG)反应高出约2到4倍。与抗毒素IgG相比，针对PPEP-1的IgG也在较低水平上检测到。这些数据共同表明，mRNA-LNP疫苗对艰难梭菌毒性因子诱发抗原性特异性免疫反应的强大能力。

图2 多价mRNA-LNP疫苗接种诱导强大的免疫反应

他们接下来研究了mRNA-LNP疫苗接种是否在小鼠感染模型中具有保护作用。他们发现感染20倍致死剂量的艰难梭菌后，接种疫苗的小鼠完全免于死亡，而所有未接种疫苗的小鼠在感染后第2天都濒临死亡。

图3 mRNA-LNP疫苗可预防致命的CDI

这项研究表明，该多价疫苗能够在多种动物模型中引发强大而持久的抗原特异性体液和细胞免疫反应，且不会明显破坏肠道微生物群。在初次和重复感染模型中，该疫苗接种均可保护小鼠免于致死性CDI。总的来说，mRNA-LNP疫苗技术是开发新型艰难梭菌疫苗和疗法的一个有前景的平台。

参考文献：Alameh, M. G., Semon, A., Bayard, N. U., Pan, Y. G., Dwivedi, G., Knox, J., Glover, R. C., Rangel, P. C., Tanes, C., Bittinger, K., She, Q., Hu, H., Bonam, S. R., Maslanka, J. R., Planet, P. J., Moustafa, A. M., Davis, B., Chevrier, A., Beattie, M., Ni, H., … Zackular, J. P. (2024). A multivalent mRNA-LNP vaccine protects against Clostridioides difficile infection. Science (New York, N.Y.), 386(6717), 69–75. https://doi.org/10.1126/science.adn4955