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登革热病毒疫苗研究进展与未来方向

生物制品圈  · 生物  · 4 天前

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图片摘要: 登革热是由登革病毒(DENV)引起的蚊媒传染病,全球每年约3.9亿人感染,是重大公共卫生挑战。由于缺乏特效抗病毒药物,疫苗研发成为防控核心。本文综述了当前登革疫苗的研发进展,包括减毒疫苗、灭活疫苗、亚单位疫苗和病毒载体疫苗等策略,并分析了其免疫原性、安全性和有效性。尽管已有部分疫苗获批,但挑战仍存,如抗体依赖增强(ADE)风险、多血清型均衡保护及安全性问题。未来需结合新技术(如mRNA疫苗)和多学科合作,推动高效安全疫苗的研发。


1. 登革病毒:结构与致病机制

1.1 基因组与蛋白功能

  • 基因组:单链正链RNA,约11千碱基,包含一个开放阅读框(ORF),两侧为5'和3'非编码区(UTR)。5'UTR包含SLA、SLB等元件,参与病毒复制;3'UTR调控RNA环化。
  • 结构蛋白
    • C蛋白(衣壳):包裹病毒RNA,形成核衣壳。
    • prM/M蛋白(前膜/膜蛋白):介导病毒颗粒组装与成熟。
    • E蛋白(包膜蛋白):负责宿主细胞结合与膜融合,其结构域III(EDIII)是中和抗体的主要靶点。
  • 非结构蛋白(NS1-NS5):参与病毒复制与免疫逃逸。NS1可激活免疫病理反应,与重症登革相关。

图1:登革病毒基因组包含结构蛋白(C、prM、E)与非结构蛋白(NS1-NS5)。成熟病毒颗粒直径约50纳米,表面平滑。

1.2 血清型与致病特点

登革病毒分为4种血清型(DENV-1至DENV-4),各型间氨基酸相似性约65%。初次感染某型病毒可诱导长期同型免疫,但异型二次感染可能通过ADE机制导致重症。ADE的原理是:非中和抗体结合病毒后,通过Fcγ受体增强病毒进入免疫细胞,加重感染。

2. 疫苗研发策略与候选疫苗

2.1 减毒活疫苗

原理:弱化病毒毒力,保留免疫原性。
  • Dengvaxia®(CYD-TDV)
    • 设计:基于黄热病疫苗株YF17D,替换登革4型prM/E基因。
    • 效果:对9-45岁血清阳性人群有效率70-80%,但未感染者接种后重症风险升高,菲律宾曾因安全性问题暂停使用。
    • 局限性:对DENV-2保护率低(仅40%),需三次接种。
  • QDENGA®(TAK-003)
    • 设计:以DENV-2 PDK-53减毒株为骨架,嵌合DENV-1/3/4的prM/E基因。
    • 优势:单剂接种后对重症保护率83.6%-90.4%,欧盟批准用于4岁以上人群。
    • 数据:三期试验(TIDES)显示,36个月累积有效率62%,但对DENV-3/4数据有限。
  • TV003/TV005
    • 设计:含3种基因减毒株(DENV-1/3/4的3'UTR缺失)和1种嵌合株(DENV-4 prM/E替换为DENV-2)。
    • 进展:巴西Butantan-DV单剂疫苗三期试验显示,对无感染史人群保护率80%,有感染史人群达89%。

图2:四价减毒疫苗设计策略,包括嵌合病毒(A/B)和基因缺失(C)。

2.2 灭活疫苗与亚单位疫苗

灭活疫苗:甲醛灭活全病毒,安全性高但需佐剂增强免疫。
  • TDEV-PIV:四价灭活疫苗,动物实验诱导广谱中和抗体,但人体试验免疫原性较弱。
  • S16803:DENV-2灭活疫苗,恒河猴模型中需多次加强接种。
亚单位疫苗:靶向E蛋白关键结构域,规避ADE风险。
  • EDIII-P64K:融合登革EDIII与脑膜炎球菌P64K蛋白,小鼠模型显示高效中和抗体。
  • V180(DEN-80E):截短E蛋白(80%长度),三期试验有效率79.6%,无严重不良反应。

2.3 病毒载体与核酸疫苗

  • 腺病毒载体:如CAdVax-Den12/34,恒河猴中诱导四价中和抗体。
  • mRNA疫苗
    • 设计:脂质纳米颗粒包裹编码prM/E的修饰mRNA。
    • 优势:快速适配新血清型,小鼠模型显示Th1型免疫优势,降低ADE风险。
    • 挑战:长期安全性未知,需优化抗原设计(如突变E蛋白融合环)。

图3:疫苗类型包括减毒活疫苗、灭活疫苗、亚单位疫苗、病毒载体和mRNA疫苗。

3. 核心挑战与突破方向

3.1 当前挑战

  1. ADE风险:疫苗需诱导高亲和力中和抗体,避免非中和抗体增强感染。
  2. 血清型均衡免疫:四价疫苗常出现免疫偏倚(如对DENV-2反应强,其他型弱)。
  3. 人群适用性:儿童与未感染者的安全性问题突出。

3.2 未来策略

  • 通用疫苗设计
    • 保守表位靶向:如E蛋白茎区、NS3/NS5保守区。
    • 共识序列疫苗:基于多血清型共有序列,覆盖遗传多样性。
  • 新型递送系统
    • 病毒样颗粒(VLP):自组装prM/E蛋白,无遗传物质,安全且易量产。
    • 纳米颗粒佐剂:增强抗原提呈,平衡Th1/Th2免疫。
  • 联合疫苗开发:登革-寨卡-基孔肯雅热多价疫苗,共享蚊媒传播途径,降低接种成本。
  • 计算免疫学辅助:通过AI预测抗原表位、HLA结合偏好,加速理性设计。

4. 结语

登革疫苗研发已从单一减毒策略迈向多元化平台,但安全性与广谱保护仍是核心瓶颈。未来需融合结构生物学、免疫工程与真实世界数据,优化抗原设计,规避ADE风险。同时,加强全球合作与流行病监测,确保疫苗在流行区的可及性与公平分配。

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