认识疫苗系列（6）：什么是腺病毒疫苗？

腺病毒由于具有诱导先天和适应性免疫系统的能力，因此被认为是将靶抗原递送至哺乳动物宿主的优良载体。当前，基于腺病毒的疫苗用于抵抗多种病原体，包括结核分枝杆菌，人类免疫缺陷病毒（HIV）和恶性疟原虫等等。

什么是腺病毒？
腺病毒是无包膜的双链DNA病毒（基因组大小：34-43kb；病毒体大小：70-90nm），于1953年由Rowe及其同事在人类腺样体组织中首次发现。在人类中，腺病毒通常引起轻度的呼吸道和胃肠道感染。但是，腺病毒诱导的感染可能会危及免疫功能低下的人或已有呼吸系统或心脏疾病的人的生命。

这些病毒是从各种各样的哺乳动物物种中分离出来的，从猿猴，黑猩猩到人类。在人类中，已鉴定出50多种腺病毒血清型（没有抗体的交叉中和作用），根据红细胞凝集特性和序列同源性将其分为7个亚组（A–G）。

腺病毒表达两种类型的基因：早期基因和晚期基因。早期基因（E1A，E1B，E2，E3和E4）对于支持宿主细胞内的病毒复制是必需的。然而，晚期基因是宿主细胞裂解，病毒装配和病毒粒子释放所必需的。在实验室中作为载体产生的重组腺病毒可以是复制缺陷型或复制能力强的。

由于E1基因对于病毒复制至关重要，因此E1基因的实验耗竭会产生腺病毒，这些腺病毒能够感染宿主细胞，但由于复制缺陷而无法大量繁殖。但是，某些专门的细胞（例如HEK293）可以通过反式提供E1功能来促进E1缺陷型腺病毒的复制。

基于腺病毒的疫苗有哪些优势？
使用腺病毒载体将病毒抗原转移到宿主细胞中以触发所需的免疫反应有许多好处。例如，由于相对较大的基因组和特征明确的基因组，腺病毒易于遗传操作。由于腺病毒可通过基因修饰抑制人类的轻度感染以及病毒复制，因此基于腺病毒的疫苗大多是安全的，并且几乎没有副作用。

由于广泛的组织嗜性，这些病毒能够感染广泛的分裂和非分裂细胞。使基于腺病毒的疫苗更具优势的其他因素包括更高的热稳定性，生长至高滴度的能力以及易于通过全身或呼吸道粘膜途径应用。

与其他病毒载体（例如慢病毒和逆转录病毒）不同，在腺病毒的情况下，插入诱变的风险非常小，因为它们不整合病毒基因组和宿主基因组。 

基于腺病毒的疫苗的另一个主要优点是它们能够诱导强烈而持续的先天性和适应性免疫反应。特别是，腺病毒可以诱导CD4+T细胞和CD8+T细胞介导的免疫反应，这使其成为开发针对主要被基于细胞的免疫系统消除的病原体的疫苗的合适候选载体。

由腺病毒感染或基于腺病毒的疫苗产生的中和抗体主要靶向病毒衣壳蛋白六邻体。但是，针对戊糖基或纤维产生的抗体（其他两个衣壳蛋白）也可以中和腺病毒。

此外，腺病毒表达病原体相关的分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs），以诱导先天免疫系统。PAMP与宿主细胞的病原体识别受体的结合导致促炎性细胞因子的产生和抗原呈递细胞的成熟。

什么是基于腺病毒的疫苗？
迄今为止，几种基于腺病毒的疫苗正在临床和临床前试验中。针对HIV，埃博拉病毒，流感病毒，结核分枝杆菌和恶性疟原虫开发的疫苗目前正在人类临床试验中。此外，还有针对狂犬病毒，登革热病毒和中东呼吸综合症冠状病毒的临床前试验疫苗。     
通过将转基因盒通过直接克隆或同源重组插入腺病毒骨架中来制备基于腺病毒的疫苗。转基因盒在强启动子的控制下表达靶抗原，该启动子能够维持转基因的稳健和持续表达。


基于腺病毒的结核病疫苗
只有一种临床批准的结核病疫苗，即卡介芽孢杆菌（BCG）；但是，这种疫苗不能预防肺结核。AdHu5是开发结核疫苗最常用的人腺病毒血清型。

研究最广泛的基于腺病毒的结核疫苗是表达免疫优势性结核分枝杆菌抗原85A的E1/E2耗竭的AdHu5载体，其表达受巨细胞病毒启动子控制。

这类疫苗的主要缺点之一是对AdHu5具有预先存在的免疫力会大大降低疫苗效力。可以通过使用较少流行的血清型（例如人腺病毒血清型35）来消除这一缺陷。一种这样的疫苗是rAd35-TBS，它是使用在巨细胞病毒启动子控制下表达结核分枝杆菌的三种不同抗原的AdHu35载体开发的。

基于腺病毒的HIV疫苗
表达三种HIV抗原gag，pol和nef的三价AdHu5载体是全世界研究最广泛的HIV疫苗。但是，这种疫苗在临床上未能降低病毒载量，并增加了AdHu5血清阳性男性的HIV感染风险。

另一个潜在的HIV疫苗候选者是表达猿猴免疫缺陷病毒gag蛋白的AdHu5载体（复制缺陷型），该疫苗已被证明可在临床前降低病毒载量。同样，表达gag，pol和nef抗原的黑猩猩腺病毒（3型和63型血清型）载体已在鼠模型中显示出令人鼓舞的结果。

基于腺病毒的流感疫苗
已经发现表达禽流感病毒的血凝素抗原和toll样受体3配体的复制缺陷型AdHu5载体在人中诱导抗原特异性免疫反应。另一种新颖的方法是使用表达人工microRNA的基于黑猩猩腺病毒（AdC68）的载体靶向流感病毒的基质蛋白或核蛋白。这样的疫苗具有通过抑制病毒复制而提供全面保护免受流感感染的潜力。

参考：
1、Tatsis N. 2004. Adenoviruses as vaccine vectors. Molecular Therapy. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1525001604013425
2、Afkhami S. 2016. Methods and clinical development of adenovirus-vectored vaccines against mucosal pathogens. Methods and Clinical Development. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2329050116301735
3、Zhang C. 2016. Adenoviral vector-based strategies against infectious disease and cancer. Human Vaccines and Immunotherapeutics. 

       文章来源： 生物制品圈

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