呼吸道合胞病毒(RSV)是一个非常严重的公共卫生威胁,在全球范围内都有很高的发病率和致死率,威胁人类健康,给社会造成很大的负担。据一项2009-2019年在国内开展的对急性呼吸道感染患者的前瞻性监测研究显示,流感、RSV等是最常见的病毒病原体。在5岁以下儿童中,RSV的检测阳性率高达25.7%,远高于其他呼吸道病毒。每年因RSV感染而住院的5岁以下儿童数量高达21.5万-50.0万。此外,由于免疫力的下降和可能存在的慢性基础疾病,老年人感染RSV的风险也相对较高;极易导致原有病情加重(包括慢性阻塞性肺病、哮喘、慢性心力衰竭等),严重者甚至死亡;据统计,2022年全球65岁及以上老年人RSV严重感染发病人数为860万人,中国为220万人。
1、RSV疫苗研发
自上世纪60年代开始,RSV疫苗的研发工作便已开始进行,然而资料显示,辉瑞此前研发的甲醛灭活RSV疫苗(FI-RSV)在临床试验中并未能有效地预防患儿感染RSV病毒,反而导致了自然感染RSV后呼吸道疾病的加重(ERD,Enhanced respiratory disease)。直到2013年,Pre-F构象被解析后,以Pre-F为基础的RSV疫苗研发进入快速发展阶段。目前,全球在研的RSV疫苗已超过60款,包括GSK、辉瑞、杨森、赛诺菲、阿斯利康、默沙东等多家全球大型制药企业参与其中。FDA在今年5月3日批准了葛兰素史克的呼吸道合胞病毒(RSV)疫苗Arexvy上市,随后在6月1日,辉瑞公司宣布FDA也已批准其呼吸道合胞病毒(RSV)二价疫苗Abrysvo上市。这两款疫苗的目标适用人群都是60岁及以上的群体。RSV疫苗的成功上市和销售业绩表明了市场对预防RSV感染和治疗相关疾病的迫切需求。随着人口老龄化趋势的加剧,老年人对RSV疫苗的需求也会不断增长;同时,RSV疫苗在保护婴儿免受下呼吸道疾病方面也具有重要意义。
2、动物模型在疫苗研发中应用
棉鼠感染模型是RSV药物和疫苗研发常用的一种动物模型。在棉鼠上,我们研究了RSV疫苗的体内免疫原性以及攻毒保护性,免疫程序如图1所示,Day0首次免疫,Day21加强免疫,Day35检测血清中中和抗体滴度,Day38攻毒,攻毒5天后试验终点,检测肺脏病毒载量及肺部病理变化。
图1. RSV疫苗免疫程序
Day35时,利用RSV病毒进行中和抗体检测,血清中中和抗体滴度显示(图2),与NC对照组相比,Vaccine A和Vaccine B两次免疫后均能显著介导针对RSV病毒中和抗体的产生。
图2. 二免后血清中和抗体检测
攻毒5天后试验终点,取右肺上叶用于病毒载量检测,检测方法分别为空斑形成法和绝对定量qPCR法。两种方法均显示(图3),攻毒后,NC对照组肺脏具有较高的RSV病毒载量,与NC对照组相比,Vaccine A和Vaccine B两次免疫后均能显著降低肺脏病毒载量。
图3. 肺脏病毒载量检测
攻毒后,取肺脏用于HE染色病理分析,结果显示(图3),NC对照组动物肺脏存在大量的炎性细胞浸润,Vaccine A疫苗组肺脏炎性细胞浸润明显改善。针对肺脏细支气管、肺小动脉、肺泡、肺泡间质的炎症病理变化进行评分,综合评分结果显示,与NC对照组相比,Vaccine A疫苗组动物肺脏炎性浸润综合评分呈现显著降低趋势(p < 0.05)。
图4. 肺脏HE染色病理分析
除棉鼠感染模型外,我们也建立了小鼠RSV感染模型,并在小鼠上完成了RSV疫苗体内免疫原性评价和攻毒保护性试验,在中和抗体、病毒载量以及肺脏病理变化方面取得了与棉鼠感染模型类似的数据,说明了小鼠RSV感染模型在RSV疫苗研发中具有重要价值。
图5(A)为Vaccine A免疫Balb/C小鼠后,血清中针对RSV毒株的中和抗体滴度,与NC对照组相比,Vaccine A疫苗免疫组动物血清中存在高滴度的中和抗体。图5(B)为RSV攻毒后肺脏病毒载量检测,与NC对照组相比,Vaccine A疫苗免疫组动物肺脏病毒载量显著降低(p < 0.01)。
图5. RSV疫苗体内免疫原性研究。(A)血清中和抗体检测;(B)肺脏病毒载量检测
另外,针对攻毒后小鼠肺脏HE染色进行病理分析,结果显示(图6),NC对照组动物肺脏存在大量的炎性细胞浸润,Vaccine A疫苗组肺脏炎性细胞浸润明显改善。针对肺脏细支气管、肺小动脉、肺泡、肺泡间质的炎症病理变化进行评分,综合评分结果显示,与NC对照组相比,Vaccine A疫苗组动物肺脏炎性浸润综合评分呈现显著降低趋势(p < 0.01)。
图6. 小鼠肺脏HE病理染色分析
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