Science：北京大學周德敏教授團隊流感活病毒疫苗研究取得突破

流行性感冒簡稱流感，是由流感病毒引起的一種人、禽、畜共患的急性傳染病。接種流感疫苗能夠有效控制流感病毒傳播和減輕流感癥狀。流感疫苗主要分為流感滅活疫苗、流感減毒活疫苗兩種。但是前臨床使用的疫苗的免疫原性和安全性差，副作用較大，而且經常因為病毒突變而導致免疫逃逸失效。

2016年12月2日國際頂級期刊《Science》發表了北京大學藥學院天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室周德敏/張禮和研究團隊的突破性研究進展，題為「Generation of Influenza A Viruses as Live but Replication-Incompetent Virus Vaccines」。這種疫苗能激活機體的全部免疫原性，而且不能在健康細胞中複製。「這一發現顛覆了病毒疫苗研發的理念，成就了活病毒疫苗的重大突破」。

他們對人胚腎（HEK）293T細胞進行了改造，利用慢病毒載體轉染一種來自原核生物的正交翻譯系統，改造後的293T細胞系用於流感病毒的包裝。繼而通過對流感病毒基因組進行定點突變人工插入終止密碼，產生一種所謂PTC（premature termination codon）病毒，這種病毒仍可以正常增殖並出現CPE，利用這種方法對所有8個基因進行突變分析，觀察子代病毒的感染力與穩定性。課題組最終選擇了一個PTC-4A病毒研究其安全性、免疫原性以及保護效果，PTC-4A病毒的突變沒有涉及HA與NA基因，而涉及到PA、PB1、PB2與NP。他們的研究結果堪稱完美，首先，PTC-4A病毒是高度減毒的，即使在109 PFU病毒劑量下，實驗小鼠仍存活，高於流感病毒野毒株LD50的10萬倍；其次，該病毒可以誘導全面的適應性免疫應答，包括高效價的血凝抑制抗體（HI）、中和抗體（NT）與SIgA，此外病毒特異性CTLs數量高於傳統疫苗的10倍。最後，這種候選疫苗病毒的免疫保護效果與現行減毒活疫苗類似，甚至優於後者，另外不同血清型流感病毒顯示有交叉保護作用。

通過小鼠、雪貂和豚鼠開展的通過疫苗滴鼻試驗顯示這種方式保留了病毒感染機體引發的體液免疫、鼻腔黏膜免疫和T-細胞免疫，安全有效，並且對現有的流感毒株都表現出超越目前市場上現有的滅活疫苗和減毒活疫苗良好的保護效果。

「這是一項『四兩撥千斤』的技術，僅使病毒基因組上萬個鹼基中的三個發生突變。它不僅使疫苗研發不再複雜，還適用於幾乎所有病毒。」周教授說。

Generation of influenza A viruses as live but replication-incompetent virus vaccines

Longlong Si*, Huan Xu*, Xueying Zhou, Ziwei Zhang, Zhenyu Tian, Yan Wang, Yiming Wu, Bo Zhang, Zhenlan Niu, Chuanling Zhang, Ge Fu, Sulong Xiao, Qing Xia, Lihe Zhang, Demin Zhou?

Abstract

The conversion of life-threatening viruses into live but avirulent vaccines represents a revolution in vaccinology. In a proof-of-principle study, we expanded the genetic code of the genome of influenza A virus via a transgenic cell line containing orthogonal translation machinery. This generated premature termination codon (PTC)–harboring viruses that exerted full infectivity but were replication-incompetent in conventional cells. Genome-wide optimization of the sites for incorporation of multiple PTCs resulted in highly reproductive and genetically stable progeny viruses in transgenic cells. In mouse, ferret, and guinea pig models, vaccination with PTC viruses elicited robust humoral, mucosal, and T cell–mediated immunity against antigenically distinct influenza viruses and even neutralized existing infecting strains. The methods presented here may become a general approach for generating live virus vaccines that can be adapted to almost any virus.

周德敏博士，教授。教育部長江學者，科技部973首席科學家，全國生物候選藥物牽頭科學，北京大學藥學院院長，天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室主任。

主要從事藥物研發過程中新技術新方法的研究，方向包括新型抗病毒小分子、蛋白質生物大分子藥物、藥物靶點/生物標誌物發現與確證等。

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本期編輯：Tony

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