基于病毒样颗粒的手足口病双价疫苗的免疫保护效应研究

Enterovirus 71 (EV71) and Coxsackievirus A16 (CA16) are the two major causative agents of hand, foot and mouth disease (HFMD). Currently, both EV71 and CA16 are co-circulating in China. Both viruses can cause severe neurological complications and even death. Therefore, vaccines capable of preventing both EV71 and CA16 infections are needed to effectively control HFMD. In this study, we propose to develop a virus-like particle (VLP) based bivalent HFMD vaccine, which consists of EV71-VLPs and CA16-VLPs. We will 1) produce EV71- and CA16-VLPs using an insect cell/baculovirus expression system; 2) evaluate the immunogenicity of monovalent and bivalent VLPs, and their capability to induce neutralizing antibodies against EV71 and CA16; 3) assess the protective efficacy of monovalent and bivalent VLP vaccines in mouse challenge models; 4) determine the durability and immune memory of neutralizing antibody response elicited by VLP immunization. After completing the above tasks, we will conclude whether or not a synergistic protective effect against EV71 and CA16 infections can be achieved by bivalent VLP immunization. This information will have strong implications for the development of safe and broadly protective HFMD vaccines.

人肠道病毒71型（EV71）和柯萨奇病毒A16型（CA16）是引起儿童手足口病的最主要病原体。目前，EV71和CA16在中国共流行，二者都可能引起神经系统损伤甚至造成死亡。因此，要有效控制手足口病，迫切需要开发能够同时预防EV71和CA16感染的疫苗。病毒样颗粒疫苗是新型疫苗研发的一个重要方向。本项目提出基于EV71和CA16双价病毒样颗粒的手足口病疫苗新策略，将开展如下研究：1）利用基因工程手段分别制备EV71和CA16的病毒样颗粒；2）评价单价和双价病毒样颗粒的免疫原性、诱导中和抗体的能力和广谱性；3）在小鼠感染模型中评价单价和双价病毒样颗粒疫苗的抗病毒保护效果；4）评价病毒样颗粒诱导中和抗体产生的持久性和免疫记忆。本项目的实施将明确双价病毒样颗粒免疫能否产生协同增效的免疫保护效应，为最终创建一个安全有效的手足口病双价疫苗奠定基础。

手足口病是一种在亚太地区儿童中流行的传染病，具有显著的发病率和死亡率。肠道病毒71型（EV71）和柯萨奇病毒A16型（CVA16）是引起手足口病的主要病原体。这两种病毒目前在中国共流行，均能引起神经系统损伤甚至造成死亡。为了有效防控手足口病，本项目提出基于病毒样颗粒（VLP）的抗EV71和CVA16重组双价疫苗策略，开展了如下研究：利用基因工程手段分别制备EV71-VLP和CVA16-VLP；分析EV71-VLP和CVA16-VLP的结构特性、抗原性和免疫原性；评价单价和双价VLP疫苗诱导中和抗体产生的能力和广谱性；在小鼠感染模型中评价单价和双价VLP疫苗的抗病毒保护效果。我们发现：（1）EV71-VLP和CVA16-VLP能够在杆状病毒-昆虫细胞系统或毕赤酵母中高效表达和组装；（2）这两种VLP均由VP0、VP1和VP3衣壳蛋白共组装形成，呈现为直径约30nm的球形颗粒；（3）两种VLP与多克隆抗体有交叉结合反应，但能够被单克隆抗体特异地识别；（4）单价EV71-VLP或单价CVA16-VLP免疫小鼠后产生的抗血清能够特异地中和自身病毒，而对另一病毒无中和作用；相反，双价VLP免疫血清能够高效中和EV71和CVA16两种病毒；（5）单价和双价VLP疫苗所诱导的中和抗体效价能够保持至少9周不下降，因此具有较好的持久性；（6）在病毒攻击实验中，单价VLP疫苗只能够预防同源病毒感染，而对异源病毒攻击没有保护作用；而双价VLP疫苗免疫小鼠能够同时抵抗EV71和CVA16两种病毒的感染。以上结果表明，包含EV71-VLP和CVA16-VLP的双价疫苗具有很好的免疫原性和抗病毒保护效应，从而确定了抗EV71/CVA16双价VLP疫苗策略的可行性及有效性。另外，利用毕赤酵母重组表达系统来制备VLP具有产量高、成本低和操作简单等优点，有利于大规模工业化生产，因而产业化前景良好。这些研究成果将极大地推动广谱手足口病基因工程疫苗的开发。