摘要;狂犬病作為致死率近 100% 的人畜共患病,至今仍無有效治療手段,疫苗接種是防控關鍵。華中農業大學團隊研發的 SFV-RVG 病毒樣囊泡狂犬病疫苗,通過優化生產工藝(確定最佳感染復數、細胞密度等參數),并篩選出高效佐劑,在小鼠和犬類模型中展現出卓越的免疫效果。研究發現,GEL02 佐劑搭配 SFV-RVG 疫苗,能誘導持續且高效的中和抗體反應,保護力優于商業疫苗,為狂犬病防控提供了新的候選方案,尤其對作為主要傳播源的犬類意義重大。
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一、狂犬病有多可怕?現有疫苗的 “短板” 待補齊
提到狂犬病,大家的第一反應都是 “致命”—— 這可不是夸張,一旦出現臨床癥狀,死亡率幾乎達到 100%,全球每年有超過 6 萬人因此喪生,動物感染后同樣難逃厄運。這種疾病由狂犬病病毒(RABV)引起,病毒表面的糖蛋白(G 蛋白)是誘導機體產生中和抗體的關鍵,而疫苗接種是目前預防狂犬病的唯一有效手段。
但現有疫苗存在不少 “痛點”:常規授權疫苗的免疫原性不足,需要多針接種才能達到足夠保護水平,不僅增加了免疫成本,還降低了接種依從性;而用于野生動物的減毒活疫苗,雖然免疫持續時間長,卻存在毒力返強的風險。此外,常用的氫氧化鋁佐劑也有局限,可能導致免疫反應減弱,還可能引發局部組織損傷、慢性炎癥等不良反應。
更關鍵的是,狗狗是大多數狂犬病流行地區的主要傳播源,研發安全、高效的犬用狂犬病疫苗,是控制狂犬病傳播的核心環節。因此,科學界一直在尋找更優的疫苗方案,而 “病毒樣囊泡(VLVs)” 技術的出現,為新型狂犬病疫苗的研發提供了新方向。
二、疫苗 “主角” 登場:SFV-RVG 病毒樣囊泡的優勢
這次研究的核心疫苗候選者,是一種名為 SFV-RVG 的病毒樣囊泡疫苗。它可不是普通疫苗,而是結合了塞姆利基森林病毒(SFV)的復制酶和狂犬病病毒糖蛋白(RABV-G)的 “基因工程產物”。
病毒樣囊泡的最大優勢在于 “安全且高效”:它能在細胞內自主復制,同時高效表達狂犬病病毒的關鍵抗原(G 蛋白),刺激機體產生強烈免疫反應;但它沒有完整的病毒基因組,不會引發感染,安全性大大提升。此前研究已經證實,這種經過改造的病毒樣囊泡,病毒滴度能達到 10^8 空斑形成單位 / 毫升,具備成為優質疫苗的潛力。
不過,要讓實驗室里的 “潛力股” 變成能大規模應用的疫苗,還需要解決生產工藝優化的問題 —— 畢竟,工業化生產需要穩定的產量和一致的質量。
三、生產工藝大優化:從實驗室到工業化的突破
為了讓 SFV-RVG 疫苗實現規模化生產,研究團隊對關鍵生產參數進行了系統優化,包括感染復數(MOI)、細胞密度和收獲時間三個核心指標。
研究團隊使用 BHK-21 細胞作為疫苗生產的 “載體”,在不同規格的培養瓶和搖瓶中進行實驗,測試了不同細胞密度(2×10^5、1×10^6、1.3×10^6 個細胞 / 毫升)和不同感染復數(0.01、0.03、0.05、0.1)對病毒產量的影響。結果發現,無論使用哪種培養容器,病毒滴度都在感染后 48 小時達到峰值,這說明 48 小時是最佳收獲時間。
而在所有測試條件中,感染復數 0.03和細胞密度 1×10^6-1.3×10^6 個細胞 / 毫升的組合,能穩定產出最高滴度的 SFV-RVG 疫苗(圖 1)。這個優化結果在搖瓶懸浮培養系統中也得到了驗證,為后續工業化生產奠定了基礎。
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在此基礎上,團隊進一步在 5 升自動化灌注生物反應器中進行了規模化生產驗證。通過控制培養溫度(37℃)、pH 值(7.0-7.2)、溶解氧(50% 空氣飽和度)等參數,并維持葡萄糖濃度在 1.40-3.61 克 / 升,確保細胞處于最佳生長狀態。在細胞進入指數生長期時(密度 1.3×10^6 個細胞 / 毫升),按照優化后的感染復數(0.03)接種病毒,最終成功實現了 SFV-RVG 疫苗的穩定規模化生產(圖 2)。
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疫苗生產后,還需要經過濃縮和純化處理。研究團隊通過膜過濾和柱層析技術,成功去除了疫苗中的雜蛋白,最終獲得了高純度的 SFV-RVG 疫苗。Western blot 檢測證實,純化后的疫苗能高效表達狂犬病病毒 G 蛋白,而透射電鏡觀察顯示,疫苗顆粒形態完整,大小在 52-132 納米之間(平均 98 納米),完全符合疫苗的質量要求(圖 3)。
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四、佐劑 “強強聯合”:11 種候選者中,這 2 種表現最佳
疫苗的免疫效果,除了抗原本身,還離不開佐劑的 “助力”—— 佐劑就像免疫反應的 “催化劑”,能顯著增強機體對疫苗的免疫應答。為了找到最適合 SFV-RVG 疫苗的佐劑,研究團隊篩選了 11 種常用佐劑,包括氫氧化鋁、PolyI:C、M103、GEL02 等,在小鼠模型中進行了全面評估。
研究團隊給小鼠肌肉注射了不同佐劑搭配的 SFV-RVG 疫苗,然后在接種后 7、14、21、28、35、42 天采集血液,檢測中和抗體(VNAs)水平 —— 中和抗體是判斷狂犬病疫苗保護效果的關鍵指標,能直接中和病毒,阻止感染。
結果令人驚喜:所有搭配佐劑的疫苗,免疫效果都優于無佐劑的 SFV-RVG 疫苗,其中M103和GEL02兩種佐劑的表現最為突出(圖 4B)。具體來說,M103 佐劑能快速誘導免疫反應,在接種后 14 天和 21 天就達到最高中和抗體滴度,適合需要快速產生保護力的場景;而 GEL02 佐劑的優勢在于 “長效持久”,從 28 天開始,中和抗體滴度一直保持最高,持續到 42 天仍維持在高水平。
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進一步的細胞因子檢測發現,M103 和 GEL02 都能顯著提高 IFN-γ 和 IL-4 的表達水平 ——IFN-γ 是 Th1 型免疫反應的關鍵細胞因子,能增強細胞免疫;IL-4 則主要介導 Th2 型免疫反應,促進抗體產生。這說明兩種佐劑都能誘導平衡的 Th1/Th2 免疫反應,既保證了中和抗體的產生,又增強了細胞免疫的保護作用(圖 4C、D)。
更重要的是,和市售商業疫苗相比,M103 和 GEL02 搭配的 SFV-RVG 疫苗,在小鼠模型中表現更優:不僅誘導的狂犬病病毒特異性 IgM、IgG、IgG1 等抗體水平更高(圖 4E-G),中和抗體滴度也更具優勢,而且接種后小鼠沒有出現任何臨床癥狀或體重變化,安全性和商業疫苗相當(圖 4L)。
在致命性狂犬病病毒(CVS-24 株)攻擊實驗中,無疫苗對照組的小鼠全部死亡,商業疫苗組的存活率為 60%,而 M103 和 GEL02 佐劑組的存活率均達到 80%,充分證明了這種新型疫苗的強大保護力。
五、犬類實驗驗證:GEL02 佐劑成為 “最終贏家”
由于狗狗是狂犬病傳播的核心載體,研究團隊在犬類模型中進一步驗證了最優佐劑的效果。他們將 3 個月大的比格犬隨機分為 3 組,分別接種 M103 佐劑 SFV-RVG 疫苗、GEL02 佐劑 SFV-RVG 疫苗和商業疫苗,然后持續監測免疫后的抗體反應。
結果顯示,在犬類體內,GEL02 佐劑的表現更為突出:從接種后 21 天開始,GEL02 佐劑組的中和抗體滴度顯著高于 M103 佐劑組和商業疫苗組,到 28 天時中和抗體水平超過 40 IU/mL(圖 5B),遠高于世界衛生組織推薦的有效保護閾值(0.5 IU/mL)。同時,GEL02 佐劑組誘導的 IgM、IgG、IgG1 和 IgG2 抗體水平,也都顯著高于其他兩組(圖 5C-F),證明其能在犬類體內引發強烈且持久的體液免疫反應。
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這一結果也說明,佐劑的效果存在物種差異:M103 在小鼠體內能快速誘導免疫反應,但在犬類體內的表現不如 GEL02;而 GEL02 無論是在小鼠還是犬類中,都能保持高效的免疫增強作用,尤其適合作為犬用狂犬病疫苗的佐劑。
六、總結:新型疫苗的應用前景與未來方向
這項研究通過生產工藝優化和佐劑篩選,成功打造了一款性能卓越的新型狂犬病疫苗 ——SFV-RVG+GEL02 佐劑疫苗。它的優勢十分顯著:
首先,生產工藝成熟可規模化,通過確定最佳感染復數、細胞密度和收獲時間,在生物反應器中實現了穩定高產,為工業化生產提供了可行方案;
其次,免疫效果優異,在犬類體內能誘導持續且高水平的中和抗體,保護力優于商業疫苗;
再者,安全性高,疫苗本身是病毒樣囊泡,無感染風險,接種后無明顯不良反應;最后,佐劑選擇精準,GEL02 佐劑能平衡 Th1/Th2 免疫反應,兼顧體液免疫和細胞免疫。
對于狂犬病防控而言,這款疫苗的出現具有重要意義。尤其是針對作為主要傳播源的犬類,它能提供更高效、持久的保護,有望減少狂犬病的傳播風險,為全球狂犬病防控貢獻力量。
當然,研究也存在一些需要完善的地方,比如目前尚未在實際養殖場景中驗證疫苗效果,犬類的細胞免疫反應也未進行直接檢測。未來,研究團隊將進一步優化疫苗純化工藝,提高抗原回收率,并在真實養殖環境中開展臨床試驗,同時深入研究佐劑發揮作用的分子機制,為疫苗的進一步升級提供理論支持。
相信隨著技術的不斷完善,這款新型狂犬病疫苗有望早日投入應用,為人類和動物的健康保駕護航,讓 “談狂犬病色變” 的時代逐漸成為過去。
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