【前沿&進(jìn)展】Materials Today Bio | 豬流行性腹瀉病毒口服疫苗研制取得新進(jìn)展

豬流行性腹瀉病毒（PEDV）作為一種高致病性腸道冠狀病毒，可引起新生仔豬嚴(yán)重腹瀉、嘔吐、脫水等癥狀，致死率最高可達(dá) 100%，給全球養(yǎng)豬業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。疫苗免疫是防控 PEDV 最有效的核心手段，目前商品化疫苗以傳統(tǒng)弱毒疫苗和滅活疫苗為主，多采用肌肉注射方式免疫，難以誘導(dǎo)有效的腸道黏膜免疫，已無法滿足當(dāng)前 PEDV 的防控需求。

口服疫苗憑借給藥便捷、可直接激活腸道黏膜免疫的獨(dú)特優(yōu)勢，成為腸道病毒性疫病疫苗研發(fā)的重要方向。但口服疫苗長期面臨胃酸環(huán)境降解、胃腸道多重屏障阻礙、腸道滯留時間短、抗原遞呈效率低等關(guān)鍵瓶頸，嚴(yán)重制約了其免疫效果與臨床應(yīng)用。因此，研發(fā)能突破胃腸道屏障、高效激活黏膜與系統(tǒng)雙重免疫的新型口服疫苗遞送系統(tǒng)，是當(dāng)前 PEDV 防控領(lǐng)域急需攻克的核心難題。

近日，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院獸醫(yī)研究所李彬研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合南京工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院任麗莉教授團(tuán)隊(duì)，在 PEDV 新型口服疫苗研發(fā)領(lǐng)域取得新突破，相關(guān)研究成果以 “Liposomal Hydrogel-Based Oral Vaccine Delivery for Targeted Induction of Intestinal Mucosal Immunity” 為題，在線發(fā)表于國際期刊Materials Today Bio（IF=10.2，一區(qū)TOP期刊）。

該研究針對口服疫苗研制的核心技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新開發(fā)了一種基于脂質(zhì)體凝膠微球的新型口服疫苗遞送平臺：將甘露糖修飾的陽離子脂質(zhì)體與 PEDV 抗原、免疫佐劑視黃酸（RA）復(fù)合后，完整包裹于巰基化海藻酸鈉凝膠微球中，成功構(gòu)建出 PR-MLip@Gel 口服疫苗體系（圖1）。該體系通過多重功能設(shè)計(jì)協(xié)同突破口服疫苗應(yīng)用壁壘：甘露糖修飾的脂質(zhì)體可通過靜電作用高效吸附 PEDV 抗原，精準(zhǔn)靶向腸道巨噬細(xì)胞與抗原遞呈細(xì)胞，顯著提升抗原攝取效率；巰基化修飾的海藻酸鈉凝膠微球作為保護(hù)外殼，可有效抵御胃酸環(huán)境對抗原的降解破壞，同時大幅增強(qiáng)疫苗在腸道黏膜的黏附能力，延長抗原腸道滯留時間；體系共載的視黃酸可有效促進(jìn)分泌型 IgA 產(chǎn)生細(xì)胞的分化，進(jìn)一步放大腸道黏膜免疫應(yīng)答。

圖 1 PR-MLip@Gel 脂質(zhì)體凝膠微球口服疫苗的設(shè)計(jì)制備示意圖

研究結(jié)果顯示，該遞送系統(tǒng)具備優(yōu)異的 pH 響應(yīng)釋放特性，在 pH 1.2 的模擬胃液中可保持微球結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，2 小時內(nèi)抗原累計(jì)釋放量低于 15%，有效避免胃酸對抗原的降解破壞；而在 pH≥6.8 的模擬腸液中可快速溶脹崩解，實(shí)現(xiàn)抗原在腸道部位的精準(zhǔn)靶向釋放（圖2）。

圖 2 PR-MLip@Gel 脂質(zhì)體凝膠微球的胃腸道穩(wěn)定性、腸道黏附滯留能力驗(yàn)證

在小鼠免疫實(shí)驗(yàn)中，PR-MLip@Gel 口服疫苗展現(xiàn)出遠(yuǎn)超傳統(tǒng)免疫方式的免疫激活效果。該疫苗可顯著促進(jìn)腸道淋巴細(xì)胞中腸道歸巢受體 α4β7 與 CCR9 的高表達(dá)，有效驅(qū)動免疫細(xì)胞向腸道黏膜位點(diǎn)遷移；同時在小鼠血清、糞便及腸道灌洗液中均誘導(dǎo)出高水平的 PEDV 特異性 IgA 抗體，顯著優(yōu)于肌肉注射免疫組，成功激活了強(qiáng)效的腸道黏膜免疫應(yīng)答（圖3）。

圖 3 PR-MLip@Gel 脂質(zhì)體凝膠微球口服疫苗在小鼠體內(nèi)的黏膜免疫與系統(tǒng)免疫激活效果

為進(jìn)一步驗(yàn)證疫苗的臨床保護(hù)效力，研究團(tuán)隊(duì)開展了仔豬 PEDV 攻毒保護(hù)試驗(yàn)。結(jié)果顯示，PR-MLip@Gel 口服免疫組仔豬在攻毒后無明顯腹瀉癥狀，直腸排毒量、腸道組織病毒載量均顯著低于未免疫對照組，且優(yōu)于傳統(tǒng)肌肉注射免疫組；免疫仔豬血清中可檢測到高水平的 PEDV 特異性 IgA 與 IgG 抗體，腸道組織中分泌型 IgA 水平分別是未免疫組的 3.8 倍、肌肉注射組的 1.6 倍。剖檢與病理組織學(xué)檢測顯示，未免疫對照組仔豬出現(xiàn)腸壁變薄、腸絨毛嚴(yán)重萎縮脫落等典型病變，而 PR-MLip@Gel 免疫組仔豬腸道結(jié)構(gòu)完整，無明顯病理損傷，僅檢測到極少量病毒抗原陽性細(xì)胞（圖4）。以上結(jié)果充分證實(shí)，該口服疫苗可為仔豬提供優(yōu)異的主動免疫保護(hù)，有效抵御 PEDV 致死性感染。

圖 4 PR-MLip@Gel 脂質(zhì)體凝膠微球口服疫苗免疫仔豬的攻毒保護(hù)效果驗(yàn)證

綜上，該研究創(chuàng)新性構(gòu)建的脂質(zhì)體凝膠微球口服疫苗遞送系統(tǒng)，突破了口服疫苗胃酸降解、腸道靶向性差、黏膜免疫激活不足等多重技術(shù)瓶頸，兼具誘導(dǎo)強(qiáng)效的腸道黏膜免疫與全身系統(tǒng)免疫，為 PEDV 的高效防控提供了極具應(yīng)用前景的新型候選疫苗。同時，該遞送平臺具備良好的通用性與可拓展性，為其他腸道病原體的口服疫苗研發(fā)提供了全新的技術(shù)思路與解決方案。

南京工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院碩士研究生李志偉、江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院獸醫(yī)研究所范寶超博士為論文共同第一作者，獸醫(yī)研究所動物腹瀉病防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席李彬研究員、南京工業(yè)大學(xué)任麗莉教授為論文共同通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、江蘇省農(nóng)業(yè)自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。