近日，中國工程院院士張改平院士團隊在權威雜志Plant Biotechnology Journal（SCI影響因子13.8）發(fā)表了題“Rice-produced classical swine fever virus glycoprotein E2 with herringbone-dimer design to enhance immune responses”的研究論文。該研究論文以水稻胚乳表達經(jīng)典豬瘟病毒E2為例，描述了一種簡單、高效的疫苗設計策略。通過水稻表達“人字形”E2二聚體（ht-rE2 dimer），闡明水稻表達系統(tǒng)具備精準表達體外設計蛋白的潛力。其表達E2二聚體具有病毒囊膜蛋白的天然構象和高效的抗原活性，同時具備安全性、易于大規(guī)模生產(chǎn)和低成本的特點。本研究為水稻生產(chǎn)動物疫苗的分子設計提供理論依據(jù)。

     黃病毒科瘟病毒屬的病毒嚴重危害全球動物健康，造成巨大的經(jīng)濟損失。經(jīng)典豬瘟病毒（CSFV）是第一個被報道的由瘟病毒引起的病原體，CSFV屬于單股正鏈RNA囊膜病毒。目前批準的CSFV疫苗大多是減毒活疫苗，該疫苗的安全性、長期保護作用及CSFV凈化等問題仍有待解決，而大多數(shù)商品化亞單位疫苗免疫應答水平較低，需要大劑量和多次注射，這可能導致浪費動物的免疫潛力，且存在潛在的副作用。因此，迫切需要開發(fā)一種安全、高效、低劑量和穩(wěn)定性高的疫苗。

     本研究提出了一種簡單高效的二聚體疫苗設計策略，并以CSFV E2為例驗證疫苗設計的可行性 （圖1）。通過水稻胚乳表達ht-rE2 dimer，并在小鼠，兔子和豬的動物實驗中驗證疫苗的免疫應答水平和疫苗效力。結果顯示，接種兩次284 ng ht-rE2 dimer疫苗或一次接種 5.12 μg ht-rE2 dimer疫苗均可有效保護實驗動物豬免受病毒攻擊。值得注意的是，低劑量284 ng ht-rE2 dimer疫苗免疫誘導產(chǎn)生的中和抗體滴度是減毒活疫苗的32倍，且E2特異性抗體的免疫持續(xù)期長達180天以上。進一步研究表明，該疫苗誘導的免疫應答不受動物母源抗體的影響（圖2）。通過晶體結構和小角度X-線散射的方法，驗證ht-rE2 dimer“人字形”二聚體排布符合預期，且該結構具有兩個完全暴露的雙受體結合域（圖3）。由于瘟病毒與HCV在結構和功能上有許多相似之處，因此瘟病毒常被用作HCV的替代模型被廣泛研究。綜上所述，該研究為HCV和其他黃病毒科病毒疫苗的設計提供理論基礎，同時論證了水稻生產(chǎn)平臺在獲得綠色健康藥物中具有良好的應用前景。

圖1. 水稻源“人字形”二聚體ht-rE2 dimer的設計和表達

圖2. 水稻源ht-rE2 dimer疫苗誘導豬產(chǎn)生體液免疫應答

圖3. ht-rE2 dimer二聚體晶體結構的特征

     許倩茹博士和馬凡舒博士為本文的共同第一作者。河南農(nóng)業(yè)大學、龍湖現(xiàn)代免疫實驗室、北京大學現(xiàn)代農(nóng)學院張改平院士和河南農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院的張二芹副教授為本文的共同通訊作者。本研究得到了河南省重大科技專項等項目的資助。

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14152