编辑推荐：
新冠疫情肆虐，SARS-CoV-2 变异株不断出现，现有疫苗保护效力下降。研究人员设计了 BSCoV05 和 BSCoV06 两种 mRNA 疫苗，在小鼠实验中，它们能引发强烈免疫反应，对多种变异株有中和抗体，还提供针对 EG.5.1 株的保护，为广谱疫苗开发提供思路。
自 2019 年新冠疫情爆发以来，严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（SARS-CoV-2）在全球范围内迅速传播，给人类健康和经济发展带来了沉重打击。截至 2024 年 8 月，世界卫生组织（WHO）报告全球累计感染人数高达 775 亿，死亡人数超过 700 万。接种疫苗成为预防 SARS-CoV-2 感染的主要手段，多种疫苗如 BioNtech 和 Moderna 的 mRNA 疫苗、灭活疫苗、Novavax 亚单位疫苗等获批使用，在控制疫情方面发挥了重要作用。
然而，SARS-CoV-2 的刺突（S）蛋白高度易变，其受体结合域（RBD）发生的突变使得病毒不断产生新的变异株和亚变异株，如 Alpha、Beta、Gamma、Delta，以及 2021 年 11 月出现的 Omicron 变异株及其众多亚变异株 BA.2、BA.4、BA.5 等。这些变异株的 RBD 突变影响了病毒的免疫逃逸能力，导致先前获批疫苗的效力逐渐下降。例如，针对 BQ.1、BQ.1.1、XBB 和 XBB.1 等变异株，接种疫苗个体血清的中和活性显著降低，抗体滴度大幅下降。因此，开发能够应对未来变异株的广谱疫苗迫在眉睫。
为了解决这一难题，中国医学科学院医学生物学研究所的研究人员开展了一项重要研究。他们基于原始武汉株的 RBD 序列，通过引入不同变异株的关键突变位点，设计了两种新型 mRNA 疫苗 BSCoV05 和 BSCoV06，并以 BA.1 RBD 作为对照。研究结果意义重大，这两种疫苗在 BALB/c 和 K18-hACE2小鼠中均能引发强大的免疫反应，产生高水平针对 BA.2 RBD 的特异性结合抗体，且能诱导针对多种变异株的中和抗体，BSCoV06 展现出更广泛的中和抗体活性。此外，两种疫苗还能引发细胞免疫反应，在 EG.5.1 株攻毒实验中，对两种小鼠均提供了有效的保护。该研究成果发表在《npj Vaccines》杂志上，为广谱疫苗的开发提供了新的思路和方向。
研究人员在开展研究时，用到了以下几个主要关键技术方法：首先，从国家昆明高等级生物安全灵长类研究中心获取 SARS-CoV-2 变异株，在 BSL-3/4 实验室进行相关实验；选用 6 - 8 周龄雌性 BALB/c 小鼠和 K18-hACE2小鼠开展动物实验；通过体外转录反应制备 mRNA，并采用微流控方法制备 mRNA 脂质纳米颗粒（mRNA-LNPs）；运用 ELISA 检测 RBD 特异性结合抗体水平，通过活病毒中和试验和假病毒中和试验评估疫苗的中和活性，利用 ELISpot 测定细胞免疫反应，通过组织免疫荧光和组织病理学评估肺部感染情况。
抗原设计和疫苗制备
研究人员在前期工作基础上，向武汉 - 1 株的 RBD 引入多个突变，构建了候选疫苗序列 BSCoV05 和 BSCoV06，选取 BA.1 RBD 序列作为对照。通过 AlphaFold3 对候选疫苗蛋白序列进行结构预测，发现突变影响抗原表面结构。随后，研究人员在 RBD 序列中加入信号肽序列、优化密码子，构建质粒并进行体外转录获取 mRNA，利用微流控方法制备 mRNA-LNPs。经检测，疫苗颗粒大小约 100nm，包封效率超过 95%。
BSCoV05、BSCoV06 和 BA.1 能在 BALB/c 小鼠和 K18-hACE2小鼠中引发强烈免疫反应
为验证疫苗免疫效果，研究人员用疫苗免疫 BALB/c 小鼠和 K18-hACE2小鼠。免疫后，BALB/c 小鼠治疗组多数细胞因子水平在 5h 显著升高，24h 明显下降，但 MCP-1 和 MIP-1β 水平在 24h 仍较高。对两种小鼠多次免疫后检测发现，14 天可检测到 RBD 特异性抗体，三次免疫后抗体水平显著增加，35 天达到峰值。这些结果表明三种疫苗均具有良好的免疫原性。
BSCoV06 具有广谱抗病毒活性
研究人员收集 BALB/c 小鼠 42 天血清进行活病毒中和试验，结果显示三种疫苗对 BA.1、BA.2 和 BA.5 均能诱导较高水平的中和抗体，其中对 BA.2 的中和活性最强。BSCoV06 对 XBB 和 EG.5 变异株能产生高水平中和抗体，而 BSCoV05 和 BA.1 疫苗对这些变异株的中和活性较低。此外，研究人员还评估了对其他假病毒的中和抗体水平，结果表明 BSCoV06 对多种变异株的中和抗体水平更高，在 K18-hACE2小鼠中也呈现类似趋势，说明 BSCoV06 具有更广泛的抗病毒活性。
BSCoV05 和 BSCoV06 能引发细胞免疫反应
研究人员收集 BALB/c 小鼠免疫 42 天后的外周血单个核细胞（PBMCs），以 BA.1.1、XBB 和 EG.5 株的刺突蛋白为抗原刺激物进行 ELISpots 试验。结果显示，BSCoV05 和 BSCoV06 均能产生针对 IFN-γ、IL-2 和 IL-4 的特异性斑点，表明两种疫苗均能引发细胞免疫反应。
BSCoV05 和 BSCoV06 保护 BALB/c 小鼠免受 EG.5.1 攻击
研究人员选用 EG.5.1 变异株对免疫后的 BALB/c 小鼠进行攻毒实验。攻毒后，所有小鼠均出现体重下降，但疫苗组和对照组无显著差异，且体温无明显变化。分析肺部病毒 RNA 载量发现，疫苗组病毒 RNA 水平显著降低，其中高剂量 BSCoV06 组病毒载量最低。病理检查显示，疫苗组肺损伤程度明显低于安慰剂组，免疫荧光染色也证实疫苗组病毒 N 蛋白水平显著降低。
BSCoV05 和 BSCoV06 保护 K18-hACE2小鼠免受 EG.5.1 攻击
在 K18-hACE2小鼠攻毒实验中，安慰剂组小鼠体重明显下降，死亡率高，而疫苗组除低剂量 BA.1 组外，体重下降均在 10% 以内且全部存活。疫苗组小鼠鼻咽拭子病毒 RNA 载量在攻毒后 3 - 5 天明显低于安慰剂组，肺部病毒 RNA 载量除部分组外也显著降低，病理切片和评分结果表明疫苗组病理损伤程度显著低于对照组。
研究表明，设计的 mRNA 疫苗 BSCoV05 和 BSCoV06 在小鼠实验中展现出良好的免疫原性和保护效力，对多种 SARS-CoV-2 变异株具有广谱活性。虽然研究存在一定局限性，如仅在小鼠模型中进行实验、部分实验数据缺失、疫苗广谱免疫机制未深入探究等，但为广谱 SARS-CoV-2 疫苗的设计提供了重要的初步探索，后续值得进一步在非人灵长类动物等模型中开展研究，有望为应对不断出现的新冠变异株提供更有效的疫苗策略。
