基于沙门菌O-多糖抗原，构建新型多价减毒疫苗来预防多种沙门菌感染

Non-typhoidal Salmonella cause food-borne zoonotic salmonellosis around the world. Contaminated poultry products are one of the major sourses of human non-typhoidal salmonellosis. The prevalent Salmonella serotypes found in poultry and food-contaminated sources maily belong to serogroups B1, D1, C2 and C1, posing an urgent need for efficient multivalent Salmonella vaccines to confer protection against most of Salmonella serovars. Live attenuated vaccines containing mutation of global regulators showed reduced colonization by homologous strains in chickens, but low protection against heterologous challenge strains. Here, we will construct a novel multivalent vaccine by expression of heterologous O polysaccharide antigens from group D1, C1, C2 in a single live S. Typhimurium strain with regulated delayed in vivo antigen synthesis and balanced-lethal vector-host system, and by mutation of crp/cya genes. The immunogenicity and protective potency will be determined in both mouse and chicken animal models, and finally the correlations between O antigen-specific immune responses and protection efficacies against several Salmonella serovars were also analyzed. The study will provide new strategies for construction of universal vaccines and theoretical basis for polysaccharide vaccines.

非伤寒沙门菌能够引起全球范围的食物源性人畜共患病，禽产品是造成人沙门菌病的主要来源。来源于B1、C1、C2、D1血清群的多种沙门菌株的广泛流行使得我们急需研制高效的沙门菌多价疫苗。通过缺失某些全局调控基因来构建弱毒疫苗是目前研制多价疫苗较为成功的策略，然而这种疫苗诱发的交叉保护水平还不理想。本申请拟通过一种新策略，即靶向沙门菌主要保护性抗原O-多糖抗原，以鼠伤寒沙门菌（B1）为载体，利用延迟表达系统和宿主-质粒平衡致死系统调控表达来源于D1、C1、C2血清群的异源O-抗原，并通过缺失毒力相关基因crp/cya构建重组的沙门菌多价弱毒疫苗。我们将通过小鼠和鸡动物模型验证构建的多价疫苗能够预防B1、C1、C2、D1血清群沙门菌的感染，并通过分析揭示各血清群沙门菌的O-抗原特异性免疫应答与保护性免疫应答的相关性。本申请将为研制多价疫苗提供新思路，为开发多糖疫苗提供理论依据。

非伤寒沙门菌能够引起全球范围的食物源性人畜共患病，家禽及其产品是造成人沙门菌病的主要来源。沙门菌流行呈现多血清型并存的特点，因而一种能够预防多种沙门菌血清型感染的广谱疫苗是必要且急需的。本研究利用宿主-质粒平衡致死系统、延迟减毒系统将来源于C1或C2血清群的异源O-抗原表达于减毒的鼠伤寒沙门菌载体，构建了多种沙门菌二价疫苗株。它们是三株表达纽波特沙门菌O-抗原的鼠伤寒沙门菌—SLT25 (pCZ11)、SLT26 (pCZ11)、SLT27 (pCZ11)和四株表达猪霍乱沙门菌O-抗原的鼠伤寒沙门菌—SLT30 (pCZ1)、SLT32(pCZ1)、SLT31 (pCZ1)、SLT33(pCZ1)，其中SLT31 (pCZ1)、SLT33(pCZ1)具有延迟减毒特性。有些菌株同时表达同源和异源O-抗原，有些菌株只表达异源O-抗原。生物学特性试验证实，异源O-抗原的表达通常不影响载体菌的运动、体内定殖与毒力。基于小鼠模型的免疫保护试验证实，这些二价疫苗株均具有良好的免疫原性，能激发宿主产生高水平的针对同源LPS和异源LPS的血清IgG和粪便IgA抗体应答，且均能提供完全的同源免疫保护。但它们引发的异源保护水平不一。针对纽波特沙门菌致死剂量攻毒，SLT25（pCZ11）疫苗株（同时表达两种O-抗原）仅提供50%的异源保护率，而SLT26（pCZ11）和SLT27（pCZ11）疫苗株（特定时间只表达一种O-抗原）能够提供100%的异源保护率；针对猪霍乱沙门菌攻毒，延迟减毒疫苗株SLT31 (pCZ1)、SLT33(pCZ1)比常规疫苗株SLT30 (pCZ1)、SLT32 (pCZ1)提供更优的免疫保护（100% vs 80%、70% vs 50%）。因而我们筛选到三株能够提供完全同源及异源保护的沙门菌二价疫苗菌株。本项目研究成果证实：1）异源表达O-抗原是构建沙门菌二价疫苗的有效策略；2）单独表达异源O抗原是更优的重组疫苗构建策略；2）延迟减毒系统可以增强沙门菌递送的异源O-抗原的免疫原性和其介导的免疫保护效力。本项目为基于O-抗原构建沙门菌多价活疫苗奠定了理论基础。