本文章中制備環狀RNA納米顆粒，使用了納微儀器的微流控納米藥物制備系統。

近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院馮立強研究員、巫林平研究員和陳凌教授在《Nature Communications》期刊上發表論文“A single-dose circular RNA vaccine prevents Zika virus infection without enhancing dengue severity in mice”的研究論文。該研究開發了針對ZIKV病毒的環狀RNA（circRNA）疫苗，單劑量優化后的circRNA疫苗在小鼠體內具有有效且持久的保護作用，且不會誘導明顯的DENV ADE，為開發黃病毒疫苗奠定了基礎。

寨卡病毒（ZIKV）與登革熱病毒（DENV）在地理分布上有重疊，且兩者都屬于黃病毒科。ZIKV感染與嚴重的神經系統疾病有關，包括吉蘭-巴雷綜合征和新生兒小頭癥。

抗體依賴性增強（ADE）是寨卡病毒（ZIKV）疫苗開發的一個潛在問題。交叉反應而中和性差的抗體通常靶向病毒膜前或包膜(E)蛋白，這可潛在增強登革熱病毒（DENV）感染。雖然E結構域III （EDIII）含有寨卡病毒特異性表位，但其免疫原性較差。由于ZIKV和DENV之間的交叉反應性，ZIKV疫苗的開發需要特別注意避免增強DENV感染的ADE效應。

為繞開ADE，該研究采用寨卡病毒包膜蛋白結構域III（EDIII）作為抗原。EDIII是病毒與宿主細胞受體結合的關鍵部位，含有主要的中和抗體表位，在寨卡病毒與登革病毒間差異較大，有潛力誘導特異性中和抗體反應，減少登革交叉抗體的產生。此外，為提升保護效果，該研究引入另一保護性抗原—非結構蛋白NS1，該抗原是病毒復制過程中的重要蛋白。

研究人員設計了編碼ZIKV包膜蛋白域III與人IgG1 Fc片段融合蛋白（EDIII-Fc）和非結構蛋白1（NS1）的circRNA。結果顯示，EDIII-Fc circRNA比EDIII-Fd（三聚體形式）和單體EDIII circRNA表現出更好的免疫原性，誘導了更強的生發中心反應和更高水平的中和抗體（圖1）。這一發現強調了抗原結構在疫苗設計中的重要性。

圖1 EDIII, EDIII-Fc和EDIII-Fd circRNA的免疫原性

為提高疫苗保護作用，研究合成NS1 circRNA，并將等量EDIII-Fc和NS1的circRNA組合成兩種不同的配方：EN（LNP）是LNP分別包封兩種circRNA；EN（RNA）是LNP包封EDIII-Fc和NS1 circRNA的預混合物。將circRNA疫苗分別肌肉注射到C57BL/6小鼠體內，結果發現兩種配方的EDIII-Fc和NS1 circRNA的組合疫苗，與單獨circRNA相比，都可更好地保護新生兒免受寨卡病毒引起的癥狀和腦損傷。

圖2 EDIII-Fc和NS1 circRNA聯合單劑量免疫在ZIKV感染新生小鼠模型中的免疫原性和保護作用

基于EDIII-Fc和NS1的circRNA疫苗策略能夠有效地保護小鼠免受ZIKV感染，并且不會引起DENV的ADE效應。這項研究不僅提供了一種新的疫苗設計策略，還提供疫苗策略的安全性和有效性的一系列驗證方案，并且強調了在疫苗開發中需考慮ADE效應，這對于避免疫苗接種后可能引起的疾病加重風險至關重要。

廣州健康院博士研究生劉興龍、助理研究員李正鋒、碩士研究生李曉霞為該論文的共同第一作者；廣州健康院馮立強研究員、巫林平研究員，廣州實驗室陳凌研究員為共同通訊作者。廣州健康院王建華研究員、瞿林兵副研究員，廣州醫科大學附屬市八醫院李鋒研究員、庾蕾研究員，中山大學李義平教授等提供了重要實驗材料及寶貴建議。廣州健康院實驗動物中心和分析測試中心為該研究提供了重要支撐。該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、廣東省自然科學基金等支持。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-53242-0