【Nature】子刊 - 质谱流式助力百日咳新疫苗研发-技术前沿-资讯-生物在线

【Nature】子刊 - 质谱流式助力百日咳新疫苗研发

作者:思百拓(上海)仪器科技有限公司 2020-08-19T10:46 (访问量:4218)



本月5日全球最大的专业致力于人用疫苗研发和生产的企业——赛诺菲巴斯德在Nature子刊《Communications Biology》发表了百日*新疫苗研发的相关成果。文章解析了遗传脱毒的百日*毒素的晶体结构,并用质谱流式技术评估了遗传脱毒和化学脱毒两种百日*毒素的免疫原性。

1.为什么关注百日*新疫苗的研发?

百日*是由百日*杆菌引起的一种高度传染性且非常危险的疾病,婴幼儿多见。减少百日*发病率最有效的策略是接种疫苗,目前无细胞百日*(aP)疫苗被证明是安全和有效的。然而尽管广泛开展了疫苗接种, 近年来许多国家的百日*发病率仍在不断上升,这表明目前开发出的疫苗无法长期持续有效地控制疾病。因此,越来越多的研究机构关注百日*新疫苗的开发。

2.为什么选择遗传脱毒的百日*毒素作为研究对象?

百日*毒素(PTx)是百日*杆菌最重要的毒力因子之一,具有多种生物学活性,能引起百日*众多的临床症状,因此PTx是改进aP疫苗的一个重要靶标。目前所有可用的aP疫苗中采用的是化学脱毒的PTx,也被称为百日*类毒素(PTd)。化学脱毒虽然能有效地抑制PTx毒性,但会影响毒素的整体结构,损害产生抗毒素的强中和抗体所需的表位,因此近年来很多研究机构尝试通过构建PTx的基因突变体来产生遗传脱毒百日*毒素(gdPT)。本研究中采用的是gdPT R9K/E129G,早期的研究证明这个突变体毒素的毒性已被完全消除。

3.该研究有哪些重要成果?

通过X射线晶体结构测定研究人员发现来自赛诺菲生产的gdPTR9K/E129GPTx的晶体结构几乎相同(图1)。氢氘交换质谱分析显示R9K/E129G两个位点突变引起了毒素催化域的动态变化,直接影响NAD+的结合,并且导致B-oligomer更紧密的包装,使其相应的热稳定性增加。



1 PTxgdPT X射线晶体结构比较结果,右图为底部视角

疫苗抗原的关键功能是诱导保护性免疫反应,增强免疫记忆,保护接种者免受后续病原体的挑战。为了全面而精细地评估化学脱毒的PTd和遗传脱毒的gdPT刺激产生适应性记忆免疫反应的能力,研究人员采用质谱流式技术,选取包含30 markerFluidigm Maxpar Direct免疫分型 panel,对人类模型样本进行了分析。研究发现在刺激后,gdPT组和PTd组细胞表型有明显区别,但在PTd和模拟对照组之间差异很小(2)gdPT刺激使初始T细胞向增殖的记忆T细胞转化。而另一项值得注意的变化出现在记忆T细胞亚群(CD45RO+)内,gdPT刺激组大量增殖的记忆T细胞呈现出活化的表型,CD4+CD8+亚群中CD38CD25的表达相比PTd组显著升高。此外,在gdPT刺激组检测到表达CD45RONK细胞亚群,而这个亚群在PTd和对照组均未检测到。这些结果表明gdPTPTd相比具有更广泛的免疫原性。

2 PTdgdPT刺激人类模型样本质谱流式分析结果(MockMedia对照)


目前含有gdPT并与其他百日*抗原联合使用的疫苗正在或已经通过临床评估获得许可。虽然这些临床研究证明相对于化学脱毒抗原,gdPT形成的体液反应质量有所改善,但很少有研究详细解读这些细胞反应。本研究的质谱流式数据补充了丰富的有关抗体介导免疫的信息,有助于促进gdPT抗原后续的临床评估。


参考文献

Geneticallydetoxified pertussis toxin displays near identical structure to its wild-typeand exhibits robust immunogenicity

SF Ausar et al. Commun Biol(2020) DOI: 10.1038/s42003-020-01153-3


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