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手足口病是在5岁以下儿童中流行的传染性疾病,目前没有有效的药物和疫苗。肠道病毒71型(Enterovirus71,EV71)和柯萨奇病毒A16型(Coxsackie virus A16,CA16)是手足口病最主要的两个致病原。依据衣壳蛋白VP1的序列,EV71可分为11个基因型,CA16可分为3个基因型,不同国家和地区的主要流行毒株属于不同的基因型,同一地区的主要流行毒株也可能随时间而变化。各国家和地区在开发疫苗时,也都只针对当地的主要流行毒株,这不仅限制了疫苗的使用范围,而且增加疫苗开发的成本。因此,开发基于病毒保守表位的、能同时中和多种甚至所有基因型病毒的通用型疫苗具有重要意义。本研究以此为目标,以病毒高度保守的中和表位为靶点,开展通用型EV71和CA16疫苗的研发,包括以下两部分工作:(1)开发展示EV71保守中和表位的嵌合病毒样颗粒(Virus-like particles,VLP)疫苗并研究疫苗所诱导抗体的中和机制;(2)构建展示CA16中和表位的嵌合VLP疫苗并评价其免疫原性和抗病毒保护效果。 在第一部分,我们设计并分别构建了乙肝病毒核心抗原(Hepatitis Virus B CoreAntigen,HBc)与EV71中和表位SP55和SP70的融合蛋白的重组表达质粒,并在大肠杆菌中表达该融合蛋白,分别命名为HBcSP55和HBcSP70。生化实验和电镜分析证明,HBcSP55和HBcSP70可自发组装为展示外源表位的直径约为30nm的嵌合VLP。免疫小鼠后,HBcSP55和HBcSP70可以诱导产生针对HBc和外源表位的特异性抗体反应。体外中和实验表明,HBc的免疫血清没有中和活性,但HBcSP55和HBcSP70的免疫血清可以在体外中和多个亚型的EV71毒株。用HBcSP70免疫血清被动免疫新生小鼠可以完全保护小鼠免于EV71的致死攻击,而HBcSP55免疫血清只提供部分保护作用。本研究中一个有趣的发现是,HBcSP70免疫血清可以抑制病毒吸附到靶细胞而HBcSP55免疫血清无此作用,但两种血清在病毒吸附到靶细胞后都具备抑制病毒感染的能力。进一步研究证明,HBcSP70免疫血清具备结合EV71病毒的能力而HBcSP55免疫血清不具备,这种差异可能是导致两种免疫血清有不同中和机制和保护效果的原因。本部分结果表明,展示SP55或SP70表位的嵌合VLP疫苗在小鼠模型上具有预防EV71感染的作用,同时也揭示了两种表位特异性抗体通过不同的机制发挥中和作用。 在第二部分,我们设计和构建了HBc与CA16中和表位PEP71的融合蛋白的表达载体,并在大肠杆菌中表达该融合蛋白,命名为HBcPEP71。生化试验和电镜分析证明,纯化的HBcPEP71可自发组装为展示PEP71表位的嵌合VLP。用HBcPEP71嵌合VLP疫苗免疫小鼠,所产生的抗血清能够与PEP71多肽和CA16病毒结合,表明抗血清中存在针对PEP71和CA16病毒特异性抗体。该抗血清不仅在体外能够有效中和CA16病毒,而且可在体内被动保护新生小鼠免于致死剂量CA16病毒的感染。意外的是,我们发现HBcPEP71抗血清还能够在体外结合EV71病毒颗粒并中和EV71。这些结果表明,HBcPEP71嵌合VLP不仅在小鼠模型上对CA16有保护效果,并且对CA16和EV71有双重体外中和活性。 由以上研究结果可得出如下结论: (1)展示保守中和表位SP55和SP70的HBcSP55和HBcSP70嵌合VLP在小鼠模型上对EV71有较好的保护效果,是有希望的针对EV71的通用型疫苗; (2) SP55和SP70表位特异性抗体通过不同的机制发挥中和作用,前者只在病毒吸附到靶细胞后有抑制活性,而后者在病毒吸附到靶细胞之前和之后都有抑制活性; (3)展示保守中和表位PEP71的HBcPEP71嵌合VLP在小鼠模型上对CA16有保护效果; (4) HBcPEP71免疫血清对EV71和CA16有双重体外中和活性,可用于进一步开发兼抗EV71和CA16的基因工程疫苗。