通用疫苗研发新突破:锁定保守T细胞表位,覆盖多种冠状病毒

传统疫苗的设计往往只针对单一病原体,而随着疫情频发和病毒家族演变,这种“一对一”策略的局限性愈发显现。尤其是β冠状病毒家族中,除了引发新冠的SARS-CoV-2,还有造成中东呼吸综合征(MERS)的MERS-CoV,以及引发普通感冒的OC43和HKU1,甚至可能出现未来未知的新变种,单一疫苗很难全面应对。这一挑战促使全球科学家重新思考疫苗开发方向,并寻求基于多病原体保护的“通用疫苗”。
近日,拉霍亚免疫学研究所(LJI)研究助理教授Alba Grifoni博士及其团队在《细胞》(Cell)期刊发表了最新研究,提出开发“通用β冠状病毒疫苗”的关键路径。这项研究不仅展现了技术突破,还为如何应对未来病毒大流行提供了全新思路。
通用疫苗核心:从保守序列到广泛保护力
所有β冠状病毒在进化过程中都会保留一些关键片段,这些片段被称为“保守序列”(Conserved Sequences)。这些区域对病毒的复制与生存至关重要,因而极少出现突变。Grifoni团队通过分析免疫表位数据库(IEDB)中200多个冠状病毒表位数据,并结合生物信息学工具,精准锁定了这些病毒的“保守T细胞表位区域”(CTERs)。
研究发现,尽管CTERs仅占SARS-CoV-2全蛋白组的12%,却广泛存在于重要蛋白上,包括:
刺突蛋白(S蛋白):含有4个保守区域。
核衣壳蛋白(N蛋白):占据81%的保守序列。
非结构蛋白nsp12和nsp13:分别占36%和32%。
相比以往专注于S蛋白的疫苗设计,该研究透露,非S蛋白的CTERs能够引发更强的交叉反应,为通用疫苗研发提供了重要突破。
验证CTERs的交叉保护效果:实验证据支持
为了验证CTERs的免疫效力,研究团队招募了29名曾接种新冠疫苗且感染过SARS-CoV-2的成年人(中位年龄36岁)。通过激活诱导标志物(AIM)检测发现:
CTERs激发的CD4⁺和CD8⁺T细胞不仅能够识别SARS-CoV-2,还能交叉识别其他β冠状病毒。
对MERS-CoV的交叉反应效果显著优于专注于S蛋白的疫苗。
对普通感冒冠状病毒OC43与HKU1也能表现出明显反应。
提升免疫覆盖率:适配更多种族与遗传背景
进一步研究显示,将CTERs(包括S和非S蛋白片段)的表位与传统S蛋白疫苗结合,可以大幅提升免疫覆盖率:
HLA覆盖率翻倍:人类白细胞抗原(HLA)是决定人体能否识别疫苗表位的关键分子。覆盖率提升意味着该疫苗可以适配更广泛的人群,减少特定种族或遗传背景疫苗无效的情况。
简化疫苗设计:提高生产效率与实用性
简化疫苗结构也是研发的重点。研究团队去除了覆盖率低的CTERs后,发现这不仅不会影响T细胞的免疫原性和交叉反应,还能降低疫苗生产难度,从而提升大规模应用的可行性。
功能测试:释放关键免疫因子,抑制病毒复制
通过FluoroSpot实验进一步验证,针对CTERs的T细胞释放干扰素-γ(IFN-γ),有效抑制病毒复制。研究指出,即使未来新型β冠状病毒无法完全阻断感染,这种疫苗仍能显著降低重症和住院风险。
“中和抗体很重要,但T细胞在应对病毒变异时更稳定,”Grifoni博士说道,“因为它们能识别病毒的所有关键蛋白,而不仅局限于容易突变的S蛋白。”
未来拓展:从冠状病毒到其他病毒家族的通用疫苗
Grifoni团队的研究意义远不局限于冠状病毒。他们已开始将锁定保守T细胞表位的策略推广至其他病毒家族,包括:
副粘病毒科:如麻疹病毒、尼帕病毒。
肠道病毒:如引发手足口病的病毒。
拉沙病毒:能导致出血热的病毒。
这种方法跨病毒家族的应用有望开发覆盖多种致命疾病的“超级通用疫苗”,为未来大流行应对奠定新的基础。
总结与展望:重新定义疫苗研发方向
通用β冠状病毒疫苗的研发标志着疫苗领域“一对一”策略的突破。通过锁定CTERs,研究团队不仅创造了适配更多人群、更具交叉保护力的疫苗设计,还为其他病毒家族的通用疫苗提供了重要启示。未来,随着技术和研究的不断深化,我们或许能迎来覆盖多种致命病毒的“超级疫苗”,从根本上改写人类应对病毒大流行的方式。