導(dǎo)讀：帶狀皰疹（HZ），俗稱“纏腰龍”，是一種由水痘-帶狀皰疹病毒（VZV）再激活引起的急性、疼痛性水皰皮疹疾病，主要影響老年人和免疫功能低下的人群。目前獲批的減毒疫苗和重組亞單位疫苗仍未能完全解決安全性和保護效力。

作為全球疫苗龍頭企業(yè)，輝瑞在帶狀皰疹疫苗的開發(fā)中引進了BioNTech的mRNA技術(shù)，成功開發(fā)出系列帶狀皰疹mRNA疫苗候選物（PF-07915234、PF-07921188、PF-07921186），已進入 I/II 期臨床試驗階段（NCT05703607）驗證其安全性和有效性。2025年3月，輝瑞疫苗開發(fā)團隊在疫苗學(xué)期刊npj Vaccines公開了這一系列mRNA候選疫苗的開發(fā)思路：A highly stable lyophilized mRNA vaccine for Herpes Zoster provides potent cellular and humoral responses。菌菌詳細解讀了這篇文獻，以期為帶狀皰疹mRNA疫苗的開發(fā)提供科研思路。

01

研究背景

帶狀皰疹（Herpes Zoster）是由水痘-帶狀皰疹病毒（Varicella-Zoster Virus，VZV）在老年人和免疫功能低下個體中重新激活而引起的疼痛性水皰性皮疹。目前雖有獲批的預(yù)防性疫苗，但其接種常伴隨高反應(yīng)原性，因此需要開發(fā)新的疫苗替代品，以提供持久的免疫力和更好的耐受性。

mRNA 疫苗在抗擊新冠疫情中取得了巨大成功，展現(xiàn)出高效、可大規(guī)模生產(chǎn)以及安全性可接受的優(yōu)勢。這為開發(fā)針對其他傳染病的 mRNA 疫苗奠定了基礎(chǔ)，包括帶狀皰疹疫苗。

02

研究方法與結(jié)果

2.1 VZV gE抗原的設(shè)計與篩選

糖蛋白E（gE）是VZV疫苗開發(fā)的關(guān)鍵抗原。然而天然gE蛋白在高爾基體（TGN）富集，可能不利于抗原呈遞。因此，有報道通過對比全長gE、截短gE、或gE突變體來篩選最優(yōu)的抗原形式。

為此，輝瑞團隊以VZV gE 抗原為基礎(chǔ)，設(shè)計了 10 種不同的mRNA構(gòu)建體，這些構(gòu)建體采用了不同形式的gE抗原（編碼蛋白層面）；此外，還設(shè)計了2種不同的密碼子優(yōu)化策略（核苷酸層面）。

其中g(shù)E抗原變體包括突變或截短，修飾位點位于gE蛋白的細胞質(zhì)尾（CT）和跨膜結(jié)構(gòu)域（TM）。例如 gE_ms4 和 gE_ms11 是內(nèi)吞基序突變體，包含 Y582A 突變，該突變會影響蛋白的內(nèi)吞作用，使 gE 蛋白更多地在細胞表面表達；gE_ms9、gE_ms10、gE_ms11 和 gE_ms12 構(gòu)建體包含 Y569A 突變，Y569負責(zé)將 gE 蛋白靶向到反式高爾基體網(wǎng)絡(luò)（TGN）；gE_ms8 和 gE_ms9 刪除了與高爾基體定位相關(guān)的 CT 結(jié)構(gòu)域中的磷酸化酸性氨基酸簇。兩種分泌型變體gE_ms3和 gE_ms6，分別含有部分 TM 結(jié)構(gòu)域或完全缺失 TM 結(jié)構(gòu)域。

密碼子優(yōu)化策略方面，Co2相比Co1含有較高的GC含量（~ 66% vs. ~58%）。所有mRNA均包含修飾核苷。

2.2 VZV gE 抗原的體外篩選

將以上mRNA構(gòu)建體轉(zhuǎn)染至Vero細胞，評估gE蛋白的表達水平和亞細胞定位。結(jié)果顯示，在 50 ng 劑量下，幾乎所有mRNA構(gòu)建體的 gE 陽性細胞比例都接近 100%，但不同變體的評價熒光強度（MFI）和亞細胞定位存在差異?？傮w來看，gE_WT Co2主要在細胞內(nèi)表達，而gE_ms5 Co1則主要在細胞表面表達。

為進一步確認抗原蛋白的分泌情況，在HeLa 細胞中進行轉(zhuǎn)染實驗，通過蛋白質(zhì)免疫印跡（WB）分析發(fā)現(xiàn)，gE_ms3 和 gE_ms6 的 gE 蛋白主要存在于細胞培養(yǎng)上清中，且 gE_ms6 的分泌量總體上大于 gE_ms3。

綜合考慮gE 陽性細胞百分比、蛋白表達水平和亞細胞定位等因素，研究人員最終選擇了 gE_WT Co2、gE_ms5 Co1 和 gE_ms6 Co2 這三個mRNA構(gòu)建體作為候選疫苗，用于后續(xù)研究。

2.3 VZV mRNA候選疫苗的體內(nèi)驗證

研究使用Varivax預(yù)免疫的C57BL/6小鼠模型，進行2劑mRNA候選疫苗的接種，評估其誘導(dǎo)的IgG抗體反應(yīng)和T細胞免疫反應(yīng)。研究使用商業(yè)化的重組蛋白疫苗Shingrix作為陽性對照。

結(jié)果顯示，VZV mRNA候選疫苗誘導(dǎo)的抗體反應(yīng)與Shingrix相當(dāng)。在T細胞反應(yīng)方面，所有 mRNA 候選疫苗均能誘導(dǎo)強烈的 CD4?和 CD8? T 細胞反應(yīng)，其中 gE_WT Co2 及其凍干制劑誘導(dǎo)的 IFN-γ 陽性 CD4? T 細胞百分比高于其他實驗組和陽性對照。此外，所有mRNA候選疫苗誘導(dǎo)的多功能 T 細胞反應(yīng)（能夠產(chǎn)生多種細胞因子）比例較高； CD8? T 細胞反應(yīng)在 Shingrix組幾乎檢測不到，但在mRNA 疫苗組明顯存在。研究還測試了凍干型mRNA疫苗（gE_WT Co2）誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的有效性。

2.4 凍干mRNA疫苗的穩(wěn)定性和免疫原性

研究選取gE_WT Co1 構(gòu)建體，分別制備液體-冷凍（儲存于-70℃）和凍干劑型（儲存于 5℃）的mRNA，通過體外表達實驗評估其在 0 個月、12 個月和 24 個月的穩(wěn)定性。同時，使用未接觸過 VZV 的 BALB/c 小鼠進行免疫原性實驗。

體外表達實驗表明，凍干mRNA疫苗的 EC50 值總體略高。但在24個月內(nèi)，凍干劑型mRNA表達水平維持穩(wěn)定，效力損失極小。免疫原性實驗顯示，冷凍和凍干產(chǎn)品誘導(dǎo)的VZV gE IgG 結(jié)合水平相似，且在 0 個月、12 個月和 24 個月時，兩者誘導(dǎo)的 IgG 滴度均高于 1μg 的 Shingrix。

03

結(jié)語

通過對VZV gE 蛋白進行不同的形式變體和不同密碼子優(yōu)化，設(shè)計并篩選出多種疫苗候選物，全面探索了抗原選擇和mRNA序列設(shè)計對疫苗免疫原性的影響，為疫苗研發(fā)提供了豐富的實驗數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。研究還開發(fā)了凍干劑型的 VZV mRNA 疫苗，在長期儲存條件下（2 年，5℃）仍能保持穩(wěn)定的免疫原性，這一成果顯著改善了疫苗的儲存條件，提高了mRNA疫苗的可及性。

參考文獻

[1] Munoz-Moreno R, Allaj V, Gadee E, Button JM, Diaz F, Maddur MS, Chen W, Hu CH, Martinez L, Giannakou A, Campbell AL, Miteva Y, Guo P, Huang B, Shi S, Lotvin J, Tompkins K, Allen PS, Solórzano A. A highly stable lyophilized mRNA vaccine for Herpes Zoster provides potent cellular and humoral responses. NPJ Vaccines. 2025 Mar 14;10(1):49. doi: 10.1038/s41541-025-01093-1.

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撰寫| 工程菌星球

校稿| Gddra編審| Hide / Blue sea

編輯 設(shè)計| Alice