Science：賓夕法尼亞大學(xué)諾獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)mRNA新作，可預(yù)防艱難梭菌感染
艱難梭菌感染（CDI）是一種緊迫的公共衛(wèi)生威脅，目前預(yù)防選擇有限。在該研究中，作者開發(fā)了一種針對(duì)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(jià)疫苗在不同動(dòng)物模型中誘導(dǎo)了強(qiáng)大且持久的系統(tǒng)性和粘膜性抗原特異性體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)，與腸道微生物群的變化無關(guān)。在原發(fā)性和復(fù)發(fā)性感染模型中，接種該疫苗可保護(hù)小鼠免受致命的CDI感染。此外，包含非毒素細(xì)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(gè)有前景的平臺(tái)，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(jìn)細(xì)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(yán)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(yù)防疫苗試驗(yàn)主要集中在使用佐劑增強(qiáng)的毒素或重組疫苗上，這些疫苗針對(duì)的是艱難梭菌毒素的結(jié)合重復(fù)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(xì)胞的結(jié)合。然而，輝瑞最近的一項(xiàng)3期臨床試驗(yàn)雖然顯示了減少CDI嚴(yán)重性和持續(xù)時(shí)間的潛力，但未能預(yù)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(jìn)一步強(qiáng)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(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院Drew Weissman和Joseph P. Zackular團(tuán)隊(duì)的文章“A multivalent mRNA-LNP vaccine protects against Clostridioides difficile infection”。該研究開發(fā)了一種針對(duì)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(jià)疫苗在動(dòng)物模型中引發(fā)了強(qiáng)大而持久的全身和粘膜抗原特異性體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)，而與腸道微生物群的變化無關(guān)。
為探索疫苗靶標(biāo)的保守性，作者對(duì)137個(gè)代表性的艱難梭菌菌株進(jìn)行了比較基因組學(xué)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(jìn)一步發(fā)展的強(qiáng)有力候選者。
針對(duì)上述研究結(jié)果，作者合成了相應(yīng)的mRNA序列，并封裝到脂質(zhì)納米顆粒中，轉(zhuǎn)染Neuro2A細(xì)胞后，所有mRNA-LNP均通過了質(zhì)控參數(shù)，3種蛋白均表達(dá)并被分泌出來，與TcdA和TcdB毒素相比，PPEP-1的表達(dá)明顯降低。在體外，TcdA和TcdB mRNA-LNP的表達(dá)并未降低細(xì)胞活力，表明了在動(dòng)物中肌肉注射的安全性。這種多價(jià)疫苗在不同動(dòng)物模型中誘導(dǎo)了強(qiáng)大且持久的系統(tǒng)性和粘膜性抗原特異性體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)，與腸道微生物群的變化無關(guān)。在原發(fā)性和復(fù)發(fā)性感染模型中，接種該疫苗可保護(hù)小鼠免受致命的CDI感染。此外，包含非毒素細(xì)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(yù)防CDI中的潛力，在多種動(dòng)物模型中對(duì)艱難梭菌毒力因子產(chǎn)生了強(qiáng)大的系統(tǒng)性和粘膜免疫應(yīng)答。通過靶向毒素、繁殖細(xì)胞和孢子蛋白，該疫苗實(shí)現(xiàn)了多層次的免疫防護(hù)，既能通過特異性抗體保護(hù)小鼠免受致死性毒素的攻擊，又能減少細(xì)菌定植并在嚴(yán)重感染時(shí)促進(jìn)去定植，有助于減少感染和促進(jìn)疾病的恢復(fù)。mRNA-LNP疫苗技術(shù)是一個(gè)有前景的平臺(tái)，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(jìn)細(xì)菌的清除。此外，疫苗在非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物中的免疫原性研究提供了證據(jù)，證明了mRNA-LNP疫苗平臺(tái)在治療和預(yù)防CDI方面的價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：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。
