【文献速递】一款单链三价mRNA猴痘疫苗设计，能同时抵御猴痘和天花病毒感染！

2024年10月17日，中国科学院微生物研究所高福院士团队和王奇慧研究员团队在eBioMedicine 题为Single-chain A35R-M1R-B6R trivalent mRNA vaccines protect mice against both mpox virus and vaccinia virus的论文。该研究采用与新冠病毒重组蛋白亚单位疫苗相似的策略，创新性地设计出单链嵌合三价mRNA疫苗。该疫苗在小鼠中可诱导出高效的体液免疫与细胞免疫，维持抗体水平在免疫近6个月后基本不变，实现了致死剂量痘苗病毒攻毒后对小鼠的完全保护，并可在猴痘病毒攻毒后显著降低小鼠多个器官中的病毒载量，该疫苗能同时抵御猴痘和天花病毒的感染，并为猴痘疫情的防控提供了更为安全和可规模化的替代性疫苗方案。

世卫组织（WHO）数据显示，今年以来报告猴痘病例数超过1.56万例，已超过去年病例总数，其中死亡病例达541例。今年8月14日，WHO总干事谭德塞在《国际卫生条例》突发事件委员的会议后宣布，目前的猴痘疫情已构成国际关注的突发公共卫生事件（PHEIC）。自2022年全球猴痘疫情暴发以来，新一代猴痘疫苗主要集中在mRNA疫苗上，mRNA 疫苗通常由多个 mRNA 的混合物组成，每个 mRNA 编码一种抗原。但多种抗原的mRNA组合疫苗在生产上成本较高，且存在抗原之间的稳定性难题。因此，高福院士团队和王奇慧研究员团队通过将猴痘病毒的A35R、M1R和B6R蛋白的可溶区根据其蛋白质结构整合到单个嵌合肽链中，开发了单链候选疫苗，该候选疫苗在小鼠体内表现出极高的免疫保护效果，能同时抵御猴痘和天花病毒的感染。一起来看看他们的研究成果吧！

为了确定猴痘疫苗中要包含的基本抗原，以确保最佳免疫原性和保护功效，研究人员使用 MPXV_USA_2022_MA001株的A35R、M1R或B6R基因构建单基因mRNA疫苗，构建了每个基因的可溶区sA35R、sM1R和sB6R。用六种单基因mRNA疫苗，两种单基因mRNA疫苗的混合物（A35R+M1R或sA35R+sM1R），三种单基因mRNA疫苗的混合物（全长：A35R+M1R+B6R或可溶区：sA35R+sM1R+sB6R）分别给小鼠进行接种。

研究表明，A35R+M1R混合物提供了80%的保护。三抗原混合物A35R+M1R+B6R可提供100%的保护。因此，研究人员尝试设计具有三种蛋白的单链嵌合免疫原作为猴痘疫苗，以刺激体液和细胞免疫。

考虑到抗原特异性抗体的保护作用，研究人员选取了A35R、M1R和B6R这三个关键抗原的可溶表达区域（sA35R、sM1R和sB6R）， 由于单独的sA35R无法引发A35R特异性抗体，研究人员在免疫原中设计了两个sA35R，通过模拟A35R的天然二聚体结构来提高A35R特异性免疫原性，并通过AlphaFold2技术将三个抗原精妙地排列在一起，使之能在一条mRNA链上串联表达，并且使中和抗体表位暴露在外面。此外，研究人员通过引入C140S突变来去除游离半胱氨酸，最终设计了三种猴痘mRNA疫苗，AMAB-wt、AMAB-C140S和AMB-C140S。研究人员为每只小鼠注射了这三种不同的mRNA疫苗，并让这些小鼠接受致死剂量的天花病毒以及猴痘病毒。为了严谨地测试疫苗的表现，设置了三个对照组：传统天花疫苗组、“鸡尾酒”组合疫苗组和不接种疫苗的对照组，从而更直观地评估单链三价疫苗的效果。

结果显示，所有三种单链疫苗（sA35R、sM1R和sB6R）都引发了高水平的特异性IgG。两种AMAB疫苗AMAB-wt和AMAB-C140S都引起了显著更高的A35R特异性IgG水平，可以看出，二聚体sA35R设计成功地提高了单链疫苗的免疫原性。ELISpot结果显示，接种AMAB-wt、AMAB-C140S和AMB-C140S mRNA疫苗的组在被A35R、M1R或B6R 肽库再刺激后，引发了强烈的细胞免疫反应。

结果显示，AMAB-C140S和AMB-C140S单链疫苗以及sA35R+sM1R +sB6R混合物提供了100%的保护，接种AMAB-wt的小鼠获得了80%的保护。此外，单链疫苗在简单性方面优于sA35R+sM1R+ sB6R鸡尾酒疫苗。

研究评估了猴痘A35R、M1R和B6R作为单基因mRNA疫苗和mRNA混合物的免疫原性和保护效果。基于评估结果，研究人员设计了三种单链猴痘疫苗 （AMAB-wt、AMAB-C140S 和 AMB-C140S），它们具有单多肽链，为接受致死剂量VACV攻击的小鼠提供完全保护，并能够显著降低猴痘病毒攻击后小鼠的病毒载量。单链疫苗有助于在生产过程中更轻松地进行质量控制，可以大大降低生产成本，此外，在单个mRNA中编码所有三种抗原的设计也为其他的疫苗研发提供了思路。

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验证数据

SEC-MALS

The purity of Monkeypox virus (Democratic Republic of the Congo) A35R Protein, His Tag (Cat. No. A3R-M52H4) is more than 90% and the molecular weight of this protein is around 28-38 kDa verified by SEC-MALS.

ELISA

Immobilized Monkeypox virus (Democratic Republic of the Congo) A35R Protein, His Tag (Cat. No. A3R-M52H4) at 1 μg/mL (100 μL/well) can bind Monoclonal Anti-Monkeypox-A35R Antibody, Human IgG1 (6F11) (Cat. No. A3R-M575) with a linear range of 0.1-3 ng/mL (QC tested).

• Vaccinia Virus 

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