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为解决 SARS-CoV-2 变异株带来的疫苗难题，浙江大学生医学院等单位的研究人员开展基于马蹄形支架设计疫苗免疫原的研究。结果显示该免疫原效果良好，这为疫苗设计提供新思路，强烈推荐科研读者阅读。
在新冠疫情逐渐进入常态化防控阶段的今天，新冠病毒（SARS-CoV-2）却没有停下它变异的脚步。这些不断涌现的变异毒株，就像一群调皮又狡猾的 “小怪兽”，给全球抗疫带来了持续的挑战。
我们都知道，疫苗是对抗病毒的有力武器，但随着病毒的变异，现有的新冠疫苗似乎有些 “力不从心”。那些已经获批的针对变异株的加强针疫苗，虽然在一定程度上能起到作用，可它们主要是唤起之前感染或接种疫苗后产生的记忆 B 细胞，就像是在 “吃老本”，却抑制了新的针对变异株的 B 细胞产生，这就是让人头疼的免疫印记（immune imprinting）问题。这就好比我们用老办法对付新敌人，效果总是差强人意。
为了更好地应对这些问题，研发出更有效的疫苗，来自浙江大学生医学院、北京生物技术研究所等单位的研究人员展开了一场科研 “大冒险”。他们的研究成果发表在了《Journal of Nanobiotechnology》期刊上，论文题目是 “Epitope?focused vaccine immunogens design using tailored horseshoe?shaped scaffold”。通过一系列研究，他们成功设计出一种基于新型马蹄形天然蛋白支架的免疫原，为新冠疫苗的升级换代带来了新希望。
在这场科研探索中，研究人员使用了多种技术方法。为了评估免疫原的效果，他们运用了酶联免疫吸附测定（ELISA，一种常用的检测抗原或抗体的实验技术 ）、表面等离子共振（SPR，可用于分析生物分子间的相互作用 ）、生物膜干涉技术（BLI，能实时监测生物分子间结合和解离过程 ）等技术，来检测免疫原与抗体的结合能力和亲和力。还通过假病毒中和试验、真病毒中和试验来评估免疫血清的中和活性，看看它们能不能有效阻挡病毒的 “进攻”。另外，利用单细胞 VDJ 测序技术，研究人员深入了解了 B 细胞的免疫反应情况，就像拥有了一台 “细胞探测器”，能清晰地看到免疫反应背后的细胞变化。
下面，我们来详细看看他们都有哪些重要的研究成果。
1. RNH1-S1139 的生成与表征
研究人员把目光聚焦在了新冠病毒 S2 茎螺旋区域的一个线性表位 S1139 上，这个表位在多种冠状病毒中高度保守，就像是病毒身上的一个 “弱点”，是设计通用疫苗的理想靶点。受 S1139 表位和 RNH1 外壁相似二级结构的启发，研究人员发挥奇思妙想，将 RNH1 的 α 螺旋替换为 S1139 表位，成功构建出能展示 16 个 S1139 表位重复的免疫原 RNH1-S1139。这个 RNH1-S1139 不仅在大肠杆菌中产量高、成本低，而且和针对 S1139 的广谱中和抗体 B6 结合能力超强，结合亲和力比 S 三聚体高出近二十倍呢！在免疫原性方面，RNH1-S1139 也表现出色，给小鼠免疫后，它诱导产生的抗 S1139 IgG 滴度比其他设计都要高，这表明它能更有效地激发机体的免疫反应。
2. RNH1-S1139 引发持久、广谱的免疫反应且安全性良好
疫苗的效果好不好，持久性很关键。研究人员发现，RNH1-S1139 诱导产生的体液免疫反应能持续很长时间，在首次免疫 180 天后，S1139 特异性抗体仍保持较高的结合滴度，就像给机体的免疫系统注入了一针 “长效强心剂”。而且，它诱导产生的免疫反应偏向 Th2 型，这和 S1139 包含的预测 B 细胞表位有关。面对新冠病毒的各种变异株，RNH1-S1139 免疫血清也毫不畏惧，对 SARS-CoV、SARS-CoV-2 及其多个变异株（如 Beta、Delta、Omicron 等）都能产生相似水平的 S 特异性 IgG，展现出了强大的广谱识别能力。在安全性测试中，无论是中等剂量还是高剂量的 RNH1-S1139，在小鼠实验中都没有发现不良反应，组织病理评估也显示没有异常病变，这让我们对这款免疫原的安全性更有信心了。
3. RNH1-S1139 免疫血清通过抑制 S 介导的膜融合阻止 SARS-CoV-2 进入细胞
在新西兰兔身上，RNH1-S1139 同样表现出色，能诱导产生强烈的抗 S1139 IgG 反应。通过假病毒中和试验和真病毒中和试验，研究人员发现 RNH1-S1139 免疫血清虽然中和活性较弱，但对多种病毒都有效，具有广谱性。进一步研究发现，RNH1-S1139 免疫血清能抑制 S 介导的细胞融合，就像给病毒进入细胞的 “大门” 上了一把锁，从而阻止病毒感染。在体内实验中，虽然 RNH1-S1139 对 K18-hACE2 小鼠的保护效果在统计学上不显著，但也能在一定程度上保护机体免受 SARS-CoV-2 感染，这无疑是个令人振奋的好消息。
4. RNH1-S1139 引发针对特定表位的抗体反应，适合作为异源加强疫苗
在对抗病毒的战斗中，B 细胞的反应至关重要。单细胞 VDJ 测序结果显示，RNH1-S1139 能引发更聚焦于 S1139 表位的 B 细胞反应，虽然 B 细胞反应的多样性比 S 三聚体免疫组低，但能成功激活生发中心的 B 细胞。从 RNH1-S1139 免疫组分离出的抗体中，有 6 种对 S1139 表位结合能力很强，这说明它能有效刺激生发中心 B 细胞产生针对性抗体。而且，研究发现人体在接种疫苗或自然感染后，针对 S1139 表位的抗体反应很少，这凸显了 RNH1-S1139 作为异源加强疫苗的潜在价值。实验也证实，用 RNH1-S1139 作为加强疫苗，能刺激产生更高的 S1139 特异性 IgG 滴度，为对抗新冠病毒变异株提供更广泛的保护。
5. RNH1 是展示多种抗原螺旋表位的通用骨架
RNH1 就像一个神奇的 “展示架”，除了能展示 S1139 表位，还能展示其他抗原的螺旋表位。研究人员将 SARS-CoV-2 的融合肽（FP）和呼吸道合胞病毒（RSV）F 糖蛋白的线性表位分别展示在 RNH1 上，构建出 RNH1-FP 和 RNH1-RSV-F。这两种免疫原与对应的单克隆抗体结合亲和力很高，给小鼠免疫后，诱导产生的表位特异性抗体滴度也比原始蛋白呈现的表位更高，充分证明了 RNH1 作为通用骨架的潜力。
综合这些研究结果，研究人员设计的 RNH1-S1139 免疫原，不仅能高效展示 S1139 表位，引发强烈、持久且广谱的免疫反应，还具有良好的安全性。这为基于表位的疫苗设计提供了新的思路和策略，让我们在对抗新冠病毒及其变异株的道路上又迈出了坚实的一步。同时，RNH1 作为通用骨架的发现，也为未来开发针对多种病原体的疫苗打开了新的大门。
在讨论部分，研究人员指出，目前基于变异株的新冠疫苗加强针受免疫印记影响，效果有限，开发针对保守且免疫隐性区域的疫苗免疫原十分必要。他们利用马蹄形蛋白 RNH1 设计免疫原的策略，解决了表位多聚展示和增强免疫原性的难题，为疫苗研发提供了新方向。不过，RNH1-S1139 疫苗免疫原的保护广度和潜在保护机制还需要进一步研究。但无论如何，这项研究成果都为全球抗疫事业注入了新的活力，让我们对未来战胜新冠病毒充满了信心！
