基于禽冠状病毒S1和N基因保守序列的脂质纳米颗粒-mRNA疫苗为多病毒株感染提供交叉保护

本研究针对禽传染性支气管炎病毒(IBV)多基因型流行且缺乏交叉保护的难题，通过免疫信息学方法设计了针对GI-19、GI-13、GI-7和GVI-1四种流行株的S1蛋白及保守N蛋白的共识序列抗原，构建了单/四价脂质纳米颗粒(LNP)-mRNA疫苗。实验证实该疫苗在SPF鸡中诱导了持久免疫应答，10μg剂量可完全保护鸡只免受四种基因型IBV攻击，5μg剂量显著降低疾病严重程度。研究为IBV防控提供了新型广谱疫苗策略，并为其他流行病毒mRNA疫苗开发奠定基础。

　　

禽传染性支气管炎病毒(IBV)是全球家禽业面临的重大威胁，这种冠状病毒能引起呼吸道炎症、肾脏损伤和产蛋下降。更棘手的是，IBV存在至少8个基因型(GI-GVIII)和38种基因亚型，各型间缺乏交叉保护。中国流行的主要毒株包括GI-19(QX)、GI-13(793B)、GI-7(TW-I)和GVI-1(TC07-2)，其中QX样毒株占比超70%。传统灭活疫苗和弱毒疫苗存在保护谱窄、安全性等问题，而病毒频繁重组更增加了防控难度。面对这一困境，华南农业大学Libin Chen和Tao Ren团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表研究，创新性地采用共识序列策略开发了广谱mRNA疫苗。

研究团队首先运用生物信息学方法，分析了NCBI数据库中424条GI19 S1、228条GI13 S1、243条GI7 S1、236条GVI1 S1和744条N基因序列，通过多序列比对生成覆盖常见突变的共识序列。关键实验技术包括：(1)免疫信息学分析构建Consensus-S1和Consensus-N序列；(2)微流控技术制备LNP-mRNA疫苗；(3)SPF鸡模型评估安全性和免疫原性；(4)四种基因型IBV毒株攻毒实验；(5)流式细胞术分析T细胞应答；(6)荧光定量PCR检测病毒载量。

研究结果部分，

显示设计的四个S1共识序列位于进化树中心分支，与天然M41株S1蛋白结构高度重叠(RMSD<3)。AlphaFold3预测显示这些蛋白与α-2,3-唾液酸转移酶受体有强相互作用。制备的LNP-mRNA粒径102-120nm，包封率>90%，在DF-1细胞中成功表达目标蛋白。

安全性实验显示100μg剂量对SPF鸡无不良反应。生物分布研究表明mRNA主要在血液、肌肉(注射部位)和脾脏富集。免疫原性评估发现：

5μg和10μg剂量诱导的抗体滴度分别达2,062-2,524和6,601-8,805，显著高于灭活疫苗。流式显示CD4⁺和CD8⁺T细胞比例显著增加，且能分泌高水平IFN-γ(80-124pg/mL)和IL-4(225-320pg/mL)。

攻毒实验结果尤为突出：

10μg剂量完全预防四种基因型感染，气管纤毛活动评分保持正常；5μg剂量组疾病严重程度显著降低。病毒载量检测显示10μg组在感染后第7天完全抑制病毒复制，而灭活疫苗组持续检出病毒。值得注意的是，GI13单价疫苗对GI19毒株展现强交叉反应性，中和抗体滴度达6.37log₂。

讨论部分强调，这是首个针对多基因型IBV的LNP-mRNA疫苗研究。其创新性体现在：(1)共识序列设计覆盖70%以上流行毒株突变；(2)S1+N双抗原策略同时激活体液和细胞免疫；(3)四价疫苗实现"一针防多型"。相比传统灭活疫苗，该疫苗诱导的中和抗体水平提高3-4倍，且能显著减少病毒排放。研究为应对高变异病毒提供了新思路，建立的平台技术可拓展至其他禽病疫苗开发。未来可通过优化抗原比例进一步提高多价疫苗效果，并探索黏膜免疫机制。这项工作标志着禽用mRNA疫苗研发取得重要突破，对保障家禽业健康发展具有重大意义。