学术天地丨Moderna针对变异毒株开发mRNA-1283疫苗

mRNA-1273和Pfizer-BioNTech的BNT162b2目前已在全球范围内进行大规模接种。这两种疫苗都是以新冠病毒刺突蛋白（S）作为主要免疫原，编码全长S蛋白，其中包含S2区域内的两个脯氨酸突变，形成预融合稳定的S三聚体，产生强力的免疫原性，有利于免疫系统识别新冠病毒。

发展至今，mRNA疫苗研究战略则更侧重于如何提高疫苗的效力、广度和稳定性。

2022年10月7日，Moderna在BioRxiv 上公布了他们设计的用于表达S蛋白受体结合域(RBD) 和N末端区域 (NTD)作为单个结构域mRNA疫苗或组合的多个结构域mRNA疫苗的临床前评估结果。

与已广泛临床应用的编码全长刺突蛋白的mRNA-1273疫苗相比，连接了NTD-RBD的候选疫苗mRNA-1283表现出了更好的抗原表达、抗体应答和在冷藏温度(2-8°C)下的稳定性。在使用mRNA-1283作为初级免疫、增强剂或变种特异性增强剂的小鼠中，与经过mRNA-1273疫苗免疫的小鼠相比，对野生型、β型、δ型或omicron (BA.1)毒株，产生了类似或更强的免疫反应和对病毒侵染的保护作用，特别是在较低的疫苗剂量下，这一系列的结果，推动了mRNA-1283 (NCT05137236)走向临床评估。

研究人员基于WA1/2020 的S蛋白序列开发了四种结构域mRNA疫苗（图1），编码RBD (mRNA-1284)；NTD (mRNA-1285)；RBD和NTD作为两种独立的mRNA，按1:1比例混合(mRNA-1282)；NTD-RBD通过G3SG3连接子(mRNA-1283)。所有的mRNA都带有膜镶嵌蛋白序列以促进细胞表面表达，并被包裹在LNPs中。

图1：几种结构域mRNA疫苗的结构设计

体外转染实验表明，基于结构域的mRNA疫苗在体外转染显示了NTD和RBD蛋白的稳定表达；体内表达实验表明，基于结构域的候选疫苗在小鼠体内细胞表面表现出高水平的NTD和RBD表达。

之后通过测定针对S-2P-、RBD-和NTD-的特异性免疫球蛋白G (IgG)抗体和中和抗体水平，以及两种T细胞CD4+和CD8+细胞因子对S1、S2和RBD肽段的应答，评估了BALB/c小鼠使用单组分结构域mRNA疫苗的免疫原性(Figure 2.)；当四种结构域mRNA疫苗以2剂接种小鼠时，均可诱导小鼠产生高水平的抗S-2P特异性IgG抗体和中和抗体，其中mRNA-1283组观察到的中和抗体水平最高，同时21天接种2剂量的mRNA-1283基础免疫小鼠在较低剂量下产生了高于mRNA-1273的抗体反应；对mRNA-1283做进一步的完整性研究发现，mRNA-1283在2-8°C的存储稳定性有所改善，12个月后仍有62%的初始完整性，而mRNA-1273仅在6个月后就只有63%的完整性；以上特性使得mRNA-1283成为在临床评估中具有强大吸引力的候选疫苗。

图2：基于结构域的mRNA疫苗的免疫原性、低剂量特性和存储稳定性。

随着新的SARS-CoV-2变种的出现，评估针对这些毒株的疫苗性能至关重要。

在之前的研究中表明，在接种了mRNA -1273的个体中，变异株B.1.351的中和抗体水平比变异株D614G低得多。在基础免疫接种mRNA-1283之后，与第二剂接种mRNA-1273和mRNA-1273.351相比，接种强化剂量的mRNA-1283.351产生的针对变异株D614G和B.1.351的特异性中和抗体水平分别增加了9.6倍和19.5倍；在较低剂量水平时(0.1 μ g vs 1 μ g)这种差距更为明显(图3)。此外，在前两剂接种mRNA-1273系列疫苗后，接种mRNA-1283变种特异性疫苗作为增强剂注射，产生的中和抗体水平也高于等效的mRNA-1273变种特异性增强剂。

图3：接受mRNA -1273或mRNA -1283的基础免疫小鼠接受匹配的新冠变异株B .1.351特异性增强剂的免疫原性。

最后，该研究还评估了mRNA-1283预防COVID-19新变种的能力。在接种了WA1/2020 新冠变异株D614G或变异株BA.1后，与对照组相比，接种了5µg mRNA-1283的小鼠的肺、鼻甲和鼻洗液中的病毒载量显著降低，在接种了mRNA-1283和mRNA -1273的小鼠之间，免疫后的中和抗体水平和攻毒后的病毒拷贝水平是相似的；无论剂量如何，mRNA-1273和mRNA -1283对于新冠变异株BA.1的保护能力均低于变异株D614G(图4)。

图4：接受mRNA -1273或mRNA -1283的基础免疫小鼠的免疫原性以及来自变异株D614G和BA.1的挑战。

面对新出现的SARS-CoV-2变种，调整疫苗接种策略并使用能够提供快速和全球分发的平台至关重要。因此，作为一种疫苗，mRNA-1283显示出相当大的研究前景，它可以在低剂量下引发强大的免疫反应，并有可能在冷藏条件下保存更长时间。

目前Moderna正在进行的健康成人二期临床试验(NCT05137236)中对mRNA-1283的评估将提供有关该疫苗安全性和免疫原性的重要数据。

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参考文献：Guillaume B.E. Stewart-Jones, Sayda M. Elbashir et al.Development of SARS-CoV-2 mRNA vaccines encoding spike N-terminal and receptor binding domains.bioRxiv 2022.10.07.511319;