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美国Moderna公司使用“纳米药物制造系统”研发猪流感病毒疫苗

发布日期:2020/4/3 16:35:56

在关于纳米药物制造系统以及新型冠状病毒的文章中,我们已经简要提到了美国著名的疫苗研发公司Moderna早前关于猪流感病毒以及寨卡病毒疫苗的研发成果,今天我们就详细地为大家介绍一下他们的主要研究过程及结果。



研究过程及结果

Moderna的研究者们通过NanoAssemblr纳米药物制造系统生产制备了大小适当和均匀性良好的两种mRNA-LNP疫苗,分别使用改良的mRNA(编码H10N8(H10)或H7N9(H7)禽流感亚型的血凝素(HA)蛋白)制成。



研究者们分别以10 mg H10或H7 mRNA对BALB/c小鼠进行皮下注射免疫,之后测定小鼠体内血凝抑制(HAI)、IgG1和IgG2a的滴度。HAI滴度在第7天低于检测限(<10),但在第21天远远高于基线(图1A)。与HAI不同,anti-H10和anti-H7 IgG1和IgG2a的滴度均在第7天被检测到(图1B和1C)。对于H10, IgG1和IgG2a滴度持续增加直到第21天,并维持不变到第84天。对于H7, IgG1和IgG2a抗体滴度在第21天和第84天之间增加了10倍(图1C)。在形成H10或H7 mRNA免疫后,IgG2a的滴度在所有时间点均大于IgG1的滴度,提示存在TH1-偏倚的免疫应答。对于H10,这些差异在第84天显著(p = 0.0070);而对于H7,分别在第7天显著(p = 0.0017)和第21天显著(p = 0.0185)。10 mg H10 mRNA增强免疫(基础免疫后第21天)可使HAI滴度增加2至5倍,而在所有测试时间点均为单剂量(p < 0.05)(图1D)。无论剂量多少,其效价在一年多的时间里保持稳定。


图1



为了确定疫苗对H7N9流感(A/Anhui/1/2013)致死性感染的免疫时间和持续时间,BALB/c小鼠分别接种了10ug、2ug或0.4 ug的H7 mRNA。安慰剂和10 ug合成的H7 表达缺陷的mRNA被作为对照组。在第6/20/83天收集小鼠血清,并通过鼻内 (IN)滴注法在第7、21、84天给予小鼠组织培养感染目标剂量(TCID50)的2.5*105倍剂量。感染后14天监测体重变化和临床症状,单次疫苗接种被发现是可以预防H7N9病毒的(图2A~2C)。与两组对照组相比,三种疫苗剂量组的动物存活率均有显著提高(p < 0.0001)。流感感染小鼠的临床症状包括毛发粗糙、驼背姿势、眼眶收紧,在某些情况下,还会出现活动困难。体重减轻(发病率和持续时间)在对照组中更为普遍,在低剂量疫苗组中较少见(图2D-2F)。

图2


在没有H10N8 (A/Jiangxi-Donghu/346/ 2013) 挑战模型的情况下,研究者通过检测HAI滴度来验证H10N8 mRNA疫苗在雪貂体内的免疫发生和持续时间。各组分别用50或100 ug H10 mRNA免疫皮下注射 1次、2次或3次。单剂量50 ug或100 ug免疫接种在第21天、第35天和第49天导致HAI滴度显著增加(p < 0.0001;图3)。与第0天相比,接种100 ug剂量的疫苗后,第7天的抗体反应仅略有升高(p < 0.0001),而第7天接种50 ug剂量的疫苗与第0天相比,差异极小(p < 0.3251)。在追加50 ug或100 ug剂量(第21天或第21天和第35天同时给药)以后,HAI滴度在第35天和第49天显著增加(p < 0.0001)。总的来说,与预防接种前的基线值相比,50-或100-ug剂量给药的H10 mRNA使HAI抗体滴度显著升高(p < 0.0001)。一次加强接种可显著增加滴度,但第二次加强接种不会产生额外的增量(图3)。

图3



其他以核酸为基础的技术(如质粒DNA)的一个主要限制是如何转化到高阶物种,如非人灵长类动物。为了评估非人类灵长类动物的免疫反应,我们测量了两次免疫(第1天和第22天)后食蟹猴细胞的HAI滴度(0.2和0.4 mg)。制备的H10 mRNA在相同的免疫时间(第1天和第22天)以0.4 mg剂量通过皮下注射及肌肉注射,并分别进行检测(图4C)。H10和H7 mRNA疫苗在单次免疫后(第15天)均产生100至1000的HAI滴度。在第二次免疫后3周(第43天),不论给药剂量或给药途径,H10和H7的HAI滴度均为10,000。在0.4 mg剂量下,食蟹猴出现了一些全身性症状:如注射部位的温热触摸疼痛、轻微的注射部位刺激,在某些情况下,H10或H7免疫后导致食欲下降。所有症状在48-72小时内消失。总的来说,皮下和肌肉给药均可获得相似的HAI滴度,无论剂量大小,这表明低剂量可能产生相似的HAI滴度。

图4



为了评估H10 mRNA在人体内的安全性和免疫原性,一项随机双盲、安慰剂对照、剂量递增的第一阶段临床试验正在进行中(临床试验标识NCT03076385)。我们在此报告了31名受试者在接种疫苗43天后的中期结果(其中23人在接受了100 mg活性H10肌肉注射,8人接受了安慰剂)。免疫原性数据显示,接种H10疫苗的受试者在第43天分别有100% (n = 23)和87% (n = 20)的HAI R 40和MN R 20,而安慰剂受试者的这一比例为0%(图5A和5B)。接受H10疫苗的人群中,分别有78% (n = 18)和87% (n = 20)的HAI基线值<10;疫苗接种后,分别有40倍或4倍以上的HAI增长。而接受安慰剂的人群中,这一比例为0%(图5A和5B)。H10疫苗组的HAI抗体几何平均滴度为68.8,安慰剂组为6.5,MN的抗体几何平均滴度分别为38.3(疫苗组)和5.0(对照组)(图5C和5D)。

图5



在这篇关于流感病毒疫苗的研究中,研究者们证明了基于LNP的、修饰过的mRNA疫苗技术能够在小鼠、雪貂和食蟹猴中产生强大的保护性免疫反应。在动物实验中,我们发现,通过HAI、MN试验和病毒免疫应答测试,编码H7N9或H10N8 HA蛋白的一系列合成mRNA能够刺激快速、强健和持久的免疫反应。但是后续还需要更多额外的临床试验以确认此mRNA疫苗是否可以成为有效的疫苗用于临床实践中。


参考文献:

1、Kapil Bahl. et al. Preclinical and Clinical Demonstration of Immunogenicity by mRNA Vaccines against H10N8 and H7N9 Influenza Viruses. Molecular Therapy, 2017. DOI: 10.1016/j.ymthe.2017.03.035

2、Richner JM, Jagger BW et al., Vaccine Mediated Protection Against Zika Virus-Induced Congenital Disease. Cell, 2017. DOI: 10.1016/j.cell.2017.06.040





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