
近期,尼帕病毒(Nipah Virus, NiV)在部分地區(qū)局部散發(fā)再次引起全球公共衛(wèi)生領(lǐng)域的關(guān)注。NiV被世界衛(wèi)生組織列為需優(yōu)先推進研發(fā)的重點病原體,既往暴發(fā)顯示其病死率較高且可引發(fā)嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)與血管相關(guān)損傷。在缺乏獲批疫苗及特異性抗病毒治療的背景下,亟需可快速迭代的新型疫苗平臺。 環(huán)狀RNA(circRNA)由于其共價閉環(huán)結(jié)構(gòu),更耐受核酸酶降解,可支持較為持久的表達,其免疫激活強度也可通過序列與修飾策略進行調(diào)節(jié),為開發(fā)應(yīng)對此類高致病性病原體的新型疫苗提供了極具潛力的技術(shù)路徑。 尼帕病毒入侵機制與免疫逃逸策略 尼帕病毒隸屬于副黏病毒科,基因組為約18.2kb的單股負鏈RNA,編碼包括核蛋白(N)、糖蛋白(G)、融合蛋白(F)等在內(nèi)的6種關(guān)鍵結(jié)構(gòu)蛋白。其致病性與受體介導(dǎo)的入侵過程及對宿主先天免疫反應(yīng)的抑制密切相關(guān)。 G/F蛋白介導(dǎo)的受體依賴性入侵 尼帕病毒的入侵起始于G蛋白與宿主受體Ephrin-B2/B3結(jié)合,隨后觸發(fā)F蛋白構(gòu)象轉(zhuǎn)換并驅(qū)動膜融合,使核衣殼進入胞質(zhì)。Ephrin-B2/B3在血管內(nèi)皮細胞及神經(jīng)系統(tǒng)組織中表達較多,這一受體分布與尼帕病毒感染中常見的血管損傷及腦炎等病理改變具有一定對應(yīng)關(guān)系。 圖1 尼帕病毒結(jié)構(gòu)及其蛋白組成[1] 免疫拮抗與抗體逃逸相關(guān)因素 尼帕病毒的P基因相關(guān)蛋白(如V蛋白、W蛋白)可干擾JAK-STAT信號通路,從而抑制干擾素介導(dǎo)的先天免疫應(yīng)答。此外,G蛋白表面的N-糖基化可影響中和抗體對關(guān)鍵表位的識別與結(jié)合,進而對免疫防護與疫苗設(shè)計提出挑戰(zhàn)。 圖2 尼帕病毒的病理生理學(xué)機制[2] 尼帕病毒疫苗研發(fā)的時效與長效挑戰(zhàn) 既往疫情報道顯示,尼帕病毒的病死率可達較高水平(約40%–75%,隨暴發(fā)地區(qū)與醫(yī)療條件而異)[1]。面向此類高致病性病原體的疫苗研發(fā),一方面需要具備在疫情出現(xiàn)時快速迭代與部署的能力,另一方面還需應(yīng)對與其流行環(huán)境和防護目標(biāo)相關(guān)的現(xiàn)實約束。 免疫保護的強度與持久性要求 在高病死率背景下,疫苗的保護效力不僅取決于誘導(dǎo)中和抗體的峰值水平,也取決于免疫反應(yīng)的維持時間及記憶反應(yīng)的可再激活性。以線性mRNA為代表的核酸平臺在快速制備方面具有優(yōu)勢,但其體內(nèi)表達持續(xù)時間有限,免疫學(xué)上需要加強免疫以維持保護性抗體滴度或鞏固免疫記憶,因此需在免疫程序與免疫持久性之間進行優(yōu)化。 熱穩(wěn)定性與儲運條件的限制 尼帕病毒暴發(fā)多見于熱帶與亞熱帶地區(qū),部分地區(qū)冷鏈與基層醫(yī)療條件受限。對溫度敏感、依賴嚴(yán)格冷鏈的疫苗在推廣接種中易受到運輸、儲存與末端配送環(huán)節(jié)的制約,從而影響覆蓋率與接種時效。因此,提高制劑熱穩(wěn)定性并降低對超低溫鏈的依賴,是面向尼帕病毒等病原體實現(xiàn)可及性與規(guī)模化應(yīng)用的重要技術(shù)目標(biāo)。






圖3 尼帕病毒結(jié)構(gòu)及其蛋白組成[1]

環(huán)狀RNA疫苗的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與功能特征

環(huán)狀RNA為共價閉環(huán)構(gòu)型的單鏈RNA分子。相較線性mRNA,其閉環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)在體內(nèi)穩(wěn)定性、蛋白表達持續(xù)性以及制劑保存條件等方面呈現(xiàn)不同的工程學(xué)表現(xiàn),因此被納入核酸疫苗平臺的研究與評估體系。
體內(nèi)抗降解能力與表達持續(xù)性
circRNA缺乏線性RNA常見的5′端與3′端結(jié)構(gòu),在細胞內(nèi)不易受到外切核酸酶介導(dǎo)的降解,從而延長其作為翻譯模板的有效存續(xù)時間。這一特性有助于延長RNA分子在體內(nèi)的半衰期,為更持久的表達提供分子基礎(chǔ)。
抗原表達效率與免疫呈遞效應(yīng)
在相同遞送體系下,circRNA能在相對適中的劑量實現(xiàn)足夠的抗原表達,可降低對高劑量核酸與載體材料的依賴,進而減少非特異性炎癥反應(yīng)與反應(yīng)原性風(fēng)險。用于尼帕病毒相關(guān)抗原(如G糖蛋白、F融合蛋白)時,更長且更穩(wěn)定的抗原刺激有助于提高抗原呈遞效率,促進體液與細胞免疫應(yīng)答的建立與維持。
制劑儲存穩(wěn)定性與儲運可行性
環(huán)狀結(jié)構(gòu)在分子層面通常具有較高的穩(wěn)定性。研究顯示circRNA-LNP在冷藏或中等溫度保存時的穩(wěn)定性優(yōu)于線性mRNA,有助于降低對嚴(yán)格冷鏈條件的依賴,提升在資源受限地區(qū)的分發(fā)與接種可及性。

構(gòu)建高效NiV circRNA候選疫苗的研發(fā)策略

針對尼帕病毒的circRNA疫苗研發(fā),關(guān)鍵在于圍繞序列工程化設(shè)計、環(huán)化效率提升與純化/雜質(zhì)控制建立可重復(fù)、可放大的技術(shù)路線,以獲得穩(wěn)定的體內(nèi)表達并降低非目標(biāo)免疫刺激的風(fēng)險,研發(fā)路徑通常包括以下環(huán)節(jié)。
抗原序列設(shè)計與免疫原性優(yōu)化
候選抗原可聚焦尼帕病毒的G糖蛋白與F融合蛋白。序列設(shè)計需在保留關(guān)鍵抗原決定簇的前提下進行密碼子與序列上下文優(yōu)化,以改善翻譯效率;并結(jié)合表位層面的篩選與組合,優(yōu)化抗原呈遞相關(guān)特征,從而提高免疫應(yīng)答質(zhì)量與一致性。
IRES元件適配與篩選
circRNA的蛋日表達主要依賴IRES介導(dǎo)的非帽依賴翻譯起始。IRES活性受序列來源、上下游序列環(huán)境及細胞類型影響,需在候選IRES中進行篩選,并在與目標(biāo)抗原序列相同構(gòu)建背景下評估其起始效率與表達穩(wěn)定性,以確定適配的元件組合并提升表達水平。
環(huán)化制備、純化與工藝質(zhì)量控制
高比例環(huán)化產(chǎn)物是實現(xiàn)穩(wěn)定表達與規(guī)模化制備的基礎(chǔ),可通過優(yōu)化環(huán)化反應(yīng)條件提高環(huán)化效率與收率。純化環(huán)節(jié)應(yīng)重點去除殘留線性RNA前體及相關(guān)副產(chǎn)物,因為此類雜質(zhì)可能增強非特異性先天免疫激活并引入表達波動。圍繞閉環(huán)比例、線性RNA殘留與雜質(zhì)譜建立可量化的質(zhì)量屬性與檢測指標(biāo),有助于提高批間一致性并支撐工藝放大與GMP轉(zhuǎn)化過程中的放行標(biāo)準(zhǔn)制定、穩(wěn)定性評估以及不同批次/工藝變更的可比性研究。

吉賽生物:尼帕病毒circRNA疫苗
一體化解決方案

吉賽生物深耕circRNA科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)十余年,依托自主知識產(chǎn)權(quán)的成環(huán)策略,可提供circRNA序列設(shè)計、工藝開發(fā)、質(zhì)量研究、規(guī)模生產(chǎn)、原料制備等一站式服務(wù)。面向尼帕病毒等高致病性病原體的候選疫苗開發(fā),可在抗原構(gòu)建與IRES元件篩選、環(huán)化與純化工藝優(yōu)化以及關(guān)鍵質(zhì)量屬性建立等環(huán)節(jié)提供平臺化支持,推動候選分子由早期驗證向工藝放大與制劑開發(fā)銜接。



結(jié)語

面對尼帕病毒等具有生物安全風(fēng)險的病原體,前瞻性的技術(shù)儲備是構(gòu)建公共衛(wèi)生防線的關(guān)鍵。circRNA 憑借其獨特的閉環(huán)結(jié)構(gòu),在提升疫苗穩(wěn)定性和長效表達方面展現(xiàn)出巨大潛力,已成為下一代傳染病疫苗開發(fā)的核心路徑。
依托深厚的 circRNA 技術(shù)積淀,吉賽生物致力于推動該平臺由科研驗證走向規(guī)模化生產(chǎn)。我們期待與行業(yè)并肩協(xié)作,以全流程工藝保障,為公共衛(wèi)生防御體系提供更具潛力的技術(shù)方案。
參考文獻
[1]Raj Kumar Singh, et al. Nipah virus: epidemiology, pathology, immunobiology and advances in diagnosis, vaccine designing and control strategies - a comprehensive review. VETERINARY QUARTERLY, 2019, https://doi.org/10.1080/01652176.2019.1580827
[2]Al-Obaidi MMJ, Muthanna A, Desa MNM. Nipah Virus Neurotropism: Insights into Blood-Brain Barrier Disruption. J Integr Neurosci. 2024. doi: 10.31083/j.jin2305090
[3]Siyun Yang and Supratik Kar, Are we ready to fight the Nipah virus pandemic? An overview of drug targets, current medications, and potential leads. Structural Chemistry, 2023. https://doi.org/10.1007/s11224-023-02148-6