重组幽门螺杆菌外膜囊泡疫苗的构建与免疫保护效力评估

Helicobacter pylori (Hp) is a common bacteria, which is a serious harm to human health and become an important risk factor for gastric cancer. Vaccination is one of the main strategies to control Hp infection. Our previous work has shown that bacterial outer membrane vesicles (OMVs) are high efficient vaccine candidate, while modification of lipopolysaccharide (LPS) structure could improve the immune protective efficacy of OMVs for vaccine development. However, due to the immune escape mechanism of Hp LPS structure, there are some limitations in the development of OMV vaccine. Therefore, this project intends to genetic modification of Hp LPS and outer membrane structure for inducing the immune response of OMVs derived from Hp. Meanwhile, this project also presents the three important protein antigen (UreB, VacA and CagA) of Hp to periplasm and outer membrane of OMVs by different plasmid construction strategies, and thus constructs the new recombinant Hp OMV vaccine. Moreover, this project will evaluate the efficiency of different presentation strategies in OMVs, and evaluate the efficacy of this recombinant OMV vaccine against Hp infection by BALB/c mice and Mongolia gerbils model.

幽门螺杆菌是一种严重危害人类健康的细菌，是诱发胃癌的主要因子。疫苗免疫是控制该菌感染的主要方法之一。本课题组前期工作已证明细菌的外膜囊泡是非常高效的保护性疫苗候选，对脂多糖（LPS）结构进行修饰改造，可提高细菌外膜囊泡的免疫保护效力从而更好地用于疫苗研发。但由于幽门螺杆菌LPS具有免疫逃避机制，使其外膜囊泡疫苗研发有一定局限性。因此，本项目拟在基因组水平上对幽门螺杆菌LPS和外膜结构进行遗传改造，使其能够高效刺激产生免疫应答，同时构建递呈质粒将幽门螺杆菌三种重要的抗原蛋白（UreB、VacA和CagA）表达至外膜囊泡中，并纯化其外膜囊泡，构建全新的幽门螺杆菌外膜囊泡疫苗。本项目还将评估不同递呈策略在外膜囊泡中的递呈效率，并利用BALB/c小鼠以及蒙古沙鼠动物模型评估所构建的重组外膜囊泡疫苗对幽门螺杆菌感染的预防和治疗效力。

幽门螺杆菌感染作为一种导致胃癌或胃部疾病的重要风险因子之一，预防其感染能够有效降低患胃部疾病的风险。而现阶段常规的抗生素治疗已突显耐药性以及患者服药依从性差的风险，并且市面上还未有一款提供有效保护的幽门螺杆菌疫苗。因此，本项目聚焦外膜囊泡这一细菌天然产生的囊泡状结构，通过外膜修饰以及表达主要幽门螺杆菌抗原蛋白，最终构建提供高效保护效力的重组幽门螺杆菌外膜囊泡疫苗。本项目首先评估了野生型幽门螺杆菌外膜囊泡的疫苗潜能，为构建重组幽门螺杆菌外膜囊泡疫苗提供了一手资料，随后通过敲除lipid A关键合成基因lpxE和lpxF以及Lewis合成基因futB，使得幽门螺杆菌lipid A结构能够有效诱导TLR4激活的同时不会产生自体免疫逃逸，最终构建重组幽门螺杆菌外膜囊泡疫苗，并通过电镜、粒径分析以及毒力分析证实所构建的重组幽门螺杆菌外膜囊泡疫苗安全性良好。C57BL/6小鼠感染模型也证实重组幽门螺杆菌外膜囊泡疫苗相比野生型外膜囊泡能够诱导更为高效的体液和黏膜免疫，并能够有效降低幽门螺杆菌的胃内定植。同时，本项目还对该重组幽门螺杆菌疫苗的免疫保护分子机制进行初探，结果表明重组幽门螺杆菌疫苗能够有效诱导Th1和Th17型免疫反应，并主要通过IL-17介导的细胞免疫反应诱导产生有效的免疫保护用于清除幽门螺杆菌感染。本项目有望填补国内外幽门螺杆菌疫苗研发领域的空白，也为进一步研发基于外膜囊泡的细菌疫苗以及疫苗递呈载体提供了新颖思路。