艱難梭菌感染（CDI）是一種緊迫的公共衛(wèi)生威脅，目前預防選擇有限。在該研究中，作者開發(fā)了一種針對艱難梭菌毒素和毒力因子的信使RNA-脂質(zhì)納米粒（mRNA-LNP）疫苗。這種多價疫苗在不同動物模型中誘導了強大且持久的系統(tǒng)性和粘膜性抗原特異性體液和細胞免疫反應，與腸道微生物群的變化無關(guān)。在原發(fā)性和復發(fā)性感染模型中，接種該疫苗可保護小鼠免受致命的CDI感染。此外，包含非毒素細胞核孢子抗原改善了產(chǎn)毒艱難梭菌從胃腸道的去定植情況。該研究表明，mRNA-LNP疫苗技術(shù)是一個有前景的平臺，可用于開發(fā)新型艱難梭菌治療藥物，有可能限制急性疾病并促進細菌的清除。
艱難梭菌感染（CDI）是由艱難梭菌（Clostridioides difficile）引起的腸道感染，主要臨床癥狀為發(fā)熱、腹痛、水樣便、腹瀉。輕者表現(xiàn)為腹瀉，嚴重者可發(fā)生偽膜性腸炎，且常伴有中毒性巨結(jié)腸、腸穿孔、感染性休克等并發(fā)癥。CDI是常見的醫(yī)院內(nèi)感染類型，是住院患者特別是老年患者出現(xiàn)并發(fā)癥和死亡的重要原因。先前的CDI預防疫苗試驗主要集中在使用佐劑增強的毒素或重組疫苗上，這些疫苗針對的是艱難梭菌毒素的結(jié)合重復寡肽（CROP）區(qū)域或受體結(jié)合域（RBDs），旨在阻止毒素與腸道上皮細胞的結(jié)合。然而，輝瑞最近的一項3期臨床試驗雖然顯示了減少CDI嚴重性和持續(xù)時間的潛力，但未能預防初始感染，這凸顯了開發(fā)有效的艱難梭菌疫苗所面臨的挑戰(zhàn)。此外，賽諾菲停止了其艱難梭菌疫苗的研發(fā)，這進一步強調(diào)了探索替代疫苗策略的必要性。
2024年10月3日，Science雜志發(fā)表了由賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫(yī)學院Drew Weissman和Joseph P. Zackular團隊的文章“A multivalent mRNA-LNP vaccine protects against Clostridioides difficile infection”。該研究開發(fā)了一種針對艱難梭菌毒素和毒力因子的信使RNA-脂質(zhì)納米顆粒（mRNA-LNP）疫苗。這種多價疫苗在動物模型中引發(fā)了強大而持久的全身和粘膜抗原特異性體液和細胞免疫反應，而與腸道微生物群的變化無關(guān)。
為探索疫苗靶標的保守性，作者對137個代表性的艱難梭菌菌株進行了比較基因組學分析。結(jié)果表明，mRNA編碼的PPEP-1構(gòu)建體在所檢查的艱難梭菌菌株中具有最低97.4%、中位數(shù)99.5%和平均99.4%的氨基酸相似度。在產(chǎn)毒菌株中，TcdA的氨基酸身份最小為39.4%，中位數(shù)為97.1%，平均為90.9%；TcdB的氨基酸身份最小為87.0%，中位數(shù)為100%，平均為97.8%。該構(gòu)建體涵蓋了臨床上相關(guān)且可能新出現(xiàn)的菌株的多樣性，并代表了進一步發(fā)展的強有力候選者。
針對上述研究結(jié)果，作者合成了相應的mRNA序列，并封裝到脂質(zhì)納米顆粒中，轉(zhuǎn)染Neuro2A細胞后，所有mRNA-LNP均通過了質(zhì)控參數(shù)，3種蛋白均表達并被分泌出來，與TcdA和TcdB毒素相比，PPEP-1的表達明顯降低。在體外，TcdA和TcdB mRNA-LNP的表達并未降低細胞活力，表明了在動物中肌肉注射的安全性。這種多價疫苗在不同動物模型中誘導了強大且持久的系統(tǒng)性和粘膜性抗原特異性體液和細胞免疫反應，與腸道微生物群的變化無關(guān)。在原發(fā)性和復發(fā)性感染模型中，接種該疫苗可保護小鼠免受致命的CDI感染。此外，包含非毒素細胞核孢子抗原改善了產(chǎn)毒艱難梭菌從胃腸道的去定植情況。
該研究首次展示了mRNA-LNP疫苗在治療和預防CDI中的潛力，在多種動物模型中對艱難梭菌毒力因子產(chǎn)生了強大的系統(tǒng)性和粘膜免疫應答。通過靶向毒素、繁殖細胞和孢子蛋白，該疫苗實現(xiàn)了多層次的免疫防護，既能通過特異性抗體保護小鼠免受致死性毒素的攻擊，又能減少細菌定植并在嚴重感染時促進去定植，有助于減少感染和促進疾病的恢復。mRNA-LNP疫苗技術(shù)是一個有前景的平臺，用于開發(fā)新的艱難梭菌治療藥物，這些藥物有望限制急性疾病并促進細菌的清除。此外，疫苗在非人類靈長類動物中的免疫原性研究提供了證據(jù)，證明了mRNA-LNP疫苗平臺在治療和預防CDI方面的價值。
參考文獻：Alameh M G, Semon A, Bayard N U, et al. A multivalent mRNA-LNP vaccine protects against Clostridioides difficile infection[J]. Science. 2024, 386(6717): 69-75.doi: 10.1126/science.adn4955
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~郝宇。
