复旦/蓝鹊联合开发Spike嵌合突变广谱型新冠mRNA疫苗

2022年5月10号，复旦大学林金钟组（蓝鹊生物联合创始人）在BioRxiv上传预印本：Preclinical evaluation of RQ3013, a broad-spectrum mRNA vaccine against SARS-CoV-2 variants。他们开发出一款能够广泛中和VOCs变异株的新冠mRNA疫苗-RQ3013,编码的Spike蛋白携带有Alpha/Beta/Omicron Spike 突变。在小鼠和NHP恒河猴模型中，能够强烈触发靶向原始株,Alpha(B.1.1.7),Beta(B.1.351),Delta(B.1.627.2),Omicron(B.1.529)高滴度血清中和抗体。通过对RQ3013在动物模型中的免疫原性，免疫保护效率，安全性的系统性评估，证实其是一款非常有前景的能够靶向新冠VOCs的广谱性疫苗，为推动该款疫苗进行临床研究提供坚实的数据支持。

今天，我们来看看这款疫苗的抗原设计和触发的血清中和抗体反应。

RQ3013抗原设计

RQ3013编码几乎全长的Spike蛋白，但是在Spike C端序列中，剔除掉18个半胱氨酸，同时保留天然信号肽和跨膜结构域。RQ3013^Spike携带有Alpha^Spike全部突变（粉红色标记）+额外的3个来自Beta^Spike 的突变（蓝色色标记，红色标记的是Alpha/Beta共有的）+7个来自Omicron^Spike的突变（星号标记）。不像BNT162b2/mRNA-1273 编码的Spike蛋白采用S2P设计，RQ3013并没有采用脯氨酸突变来稳定融合前构象，而是把furin 切割位点RRAR突变为GSAS，阻断蛋白酶水解，保留全长Spike蛋白。

体外表达纯化蛋白，通过单颗粒冷冻电镜观察，发现RQ3013编码的嵌合突变Spike 融合前构象与Omicron编码的Spike一样，明显采用的是开放构象，通过一个向上的RBD同ACE2结合，这与采用开放/闭合RBD混合构象的原始株Spike完全不同。还发现一定比例处于融合后构象的Spike，没有发生切割，这说明，体外纯化的蛋白，在缺乏切割的情况，RQ3013编码的嵌合突变Spike可能完成从融合前构象向融合后构象的转变。体内是否具有相同的情况，还需要进一步证实。

RQ3013在恒河猴模型中的免疫效果

用高剂量100 ug和低剂量30 ug RQ3013分别免疫恒河猴，肌肉注射，两针间隔21天。在第28天或者第35天收集到的血清中，所有免疫组血清中均存在高滴度的靶向原始株/Alpha/Beta/Delta的anti-Spike/RBD血清结合抗体。假病毒中和试验证实RQ3013初始免疫恒河猴可以触发靶向各种VOCs的高滴度血清中和抗体，具有非常广泛的血清中和能力。在30ug低剂量组，靶向原始株的PRNT50是1081，靶向Beta的PRNT50是1775，靶向Delta的PRNT50是304，靶向OmicronPRNT50是867。在高剂量组，除靶向Beta的PRNT50提升到3198，靶向其他VOCs的血清中和抗体滴度差别不大。

在初始免疫完成7周后，用原始株经行攻毒试验，7天后，解剖，检测脏器病毒载量。结果发现，与未接种疫苗组相比，所有接种疫苗组在肺部均检测不到病毒RNA。高/低剂量疫苗接种组中均出现一个样本可以在气管-支气管中检测到病毒RNA。

总结

通过这篇文章提供的临床前数据，可以看到，RQ3013触发的靶向VOCs非常广泛且强效的血清中和能力，这跟其巧妙的抗原设计息息相关。RQ3013编码的Spike以Alpha^Spike序列作为骨架，吸纳来自Beta^Spike的突变位点 ，以此形成的嵌合型Spike抗原，并且同Omicron^Spike 共享7个突变。从系统发育树来看，B.1.1.529(Omicron)和B.1.1.7(Alpha)更加接近，他们共享ΔH69/V70, ΔY144, D614G, N501Y, and P681H突变。同时，B.1.1.529 同样存在两个能够引起免疫逃逸的突变位点K417N和N501Y。

此外，RQ3013在抗原设计时，通过突变furin切割位点，来消除翻译后的蛋白酶水解，稳定Spike蛋白融合前构象。在Spike蛋白融合前构象和融合后构象中均观察到三聚体Spike。这种结构构象上的变化可能是由于纯化过程中强去垢剂的存在造成的，在体内的情况，还需要进一步研究。研究人员认为S2亚基的暴露有利于形成广谱性的抗体，因为S2要比S1更加保守，因此靶向S2的中和性抗体可能使得RQ3013更加具有广谱性。

在动物模型中，RQ3013触发的靶向Alpha/Beta血清中和抗体滴度要超过靶向原始株的，这与其采用的抗原设计是相符合的。相反，在BNT162b2初始免疫的人血清中，靶向Beta的血清中和抗体滴度要比靶向原始株的低8-10倍。RQ3013触发的靶向Delta/Omicron的血清中和抗体滴度要比靶向原始株的降低3-5倍。在恒河猴模型中，接种2针RQ3013，靶向Omicron的血清中和抗体滴度（PRNT50）几乎可以达到靶向原始株的水平。与此形成鲜明对比的是，目前使用的新冠疫苗，其触发的血清中和抗体在面对Omciron时会发生急剧下降。

比较遗憾的是，在恒河猴模型中，该项研究并未进行Omicron变异株的攻毒试验，也没有检测血清中靶向其他Omicron各亚型的血清中和抗体滴度，比如BA.2亚型，BA.4/BA.5等。为什么采用furin 突变而放弃S-2P? 如果联合使用S-6P/fruin切割位点突变是否可以达到更好的稳定Spike蛋白？抑或会影响这种嵌合型Spike蛋白的结构？在文章中也未提及这方面的数据。可能是处于预印本的缘故，估计后续应该会有数据补充。

总之，这篇文章评估RQ3013在动物模型中的免疫原性，保护效率和安全性，证实RQ3013是一款非常高效的能够触发靶向VOCs变异株的广谱性血清中和抗体的新冠mRNA候选疫苗，拿到非常好的数据用来支持进行后续的临床研究。

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