本次要介绍的是一项由Farzana Nazneen、E. Ashley Thompson、Claire Blackwell、Jonathan S. Bai、Faqing Huang 和 Fengwei Bai（通讯作者）团队完成的研究，该研究发表于npj Vaccines期刊，2023年8卷50期。团队主要来自The University of Southern Mississippi（美国南密西西比大学）的细胞与分子生物学项目组，部分作者也来自University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）。

研究背景

Zika病毒（ZIKV）是一种由蚊子传播的黄病毒（Flavivirus），近年来在流行中导致了严重的先天性寨卡综合征（Congenital Zika Syndrome, CZS），包括新生儿小头畸形、先天性畸形甚至胎儿死亡。此外，ZIKV感染还可能引发吉兰-巴雷综合征（Guillain-Barré Syndrome, GBS）和脑膜脑炎。尽管全球科研努力不断，但目前尚无针对ZIKV的有效疫苗或抗病毒疗法获批。以往疫苗研发多聚焦于结构蛋白（如prM-E）或3’非翻译区（Untranslated Region, UTR），而5’ UTR调控病毒基因组复制与翻译的关键作用尚未被充分探索。因此，该研究旨在通过改造ZIKV 5’ UTR，开发一种新型减毒活疫苗候选株（命名为Z7），以诱导强效免疫应答并防止病毒血症。

研究流程与方法

研究分为多个关键步骤，涵盖病毒改造、体外与体内实验验证：

1. 病毒改造与5’ UTR插入

研究人员选择柬埔寨株FSS13025（流行前毒株，神经毒力较弱）作为骨架，在其5’ UTR的SLB（Stem Loop B）区域后分别插入18 nt、38 nt和50 nt的GC富集序列（见表1），构建突变体Z3、Z5和Z7。通过RNAfold预测二级结构发现：
- Z3（18 nt插入）：仅在SLB形成大环结构，未能产生活病毒（图2A）。
- Z5（38 nt插入）与Z7（50 nt插入）：形成新发夹结构，但Z7的病毒复制效率显著高于Z5（图2A）。
- 采用反向遗传学技术（Reverse Genetics）将改造质粒转染Vero细胞（疫苗生产批准细胞系），成功拯救病毒。

2. 体外实验验证

• 稳定性测试：连续传代11代（每代5天），Z7滴度逐渐升高，二代测序（Next-Generation Sequencing）证实插入序列稳定且未丢失（图2B）。
  
• 生长动力学：在Vero和HEK-293细胞中，Z7复制效率略低于野生型Z1，但仍保持高效（图2C-D）。
  
• 病理效应：Z7在Vero细胞中不引起明显细胞病变效应（CPE），而Z1感染后第3天即出现显著CPE（图3A）。免疫荧光（IFA）和空斑实验显示，Z7的E蛋白表达延迟且空斑尺寸更小（图3B-E）。
  

3. 体内减毒与免疫原性评估

• 小鼠模型（IFNAR1-/-）：
  
  • 安全性：感染Z7的小鼠无体重下降或死亡（Z1感染组死亡率达68%），且病毒载量在血液和脾脏中显著降低（图4A-D）。
    
  • 免疫应答：单剂量Z7免疫后，小鼠产生高效价抗ZIKV E蛋白IgG（平均311.7 U/mL）及中和抗体（PRNT50=104.9–106.2），并激活CD4+ T细胞的IFN-γ分泌（图5A-D）。
    
  • 保护效果：免疫小鼠在挑战高剂量流行株PRVABC59后，血液和组织中均未检测到病毒（图6A-C）。
    
• 过继性转移实验：Z7免疫小鼠的血浆可完全保护受体小鼠免受ZIKV感染（图7A-C）。
  

主要结果及其逻辑关系

• 5’ UTR插入（50 nt）稳定且减毒：Z7在维持复制能力的同时致病性显著降低，归因于新发夹结构抑制了病毒基因组环化与翻译效率。
  
• 免疫保护机制：Z7保留了完整结构蛋白，诱导的抗体和T细胞反应可交叉保护不同毒株。过继转移实验证实体液免疫是保护关键。
  
• 与3’ UTR减毒策略对比：本研究首次证明5’ UTR改造的可行性，为黄病毒疫苗开发提供了新方向。
  

结论与价值

该研究开发了首例基于5’ UTR修饰的ZIKV减毒活疫苗候选株Z7，其核心贡献包括：
1. 科学价值：揭示了5’ UTR结构对黄病毒复制与毒力的调控机制，拓展了病毒减毒策略。
2. 应用潜力：Z7单次免疫即可诱导持久免疫应答，且生产工艺简单（Vero细胞适应性强），适合大规模推广。
3. 跨物种推广性：该方法或可应用于登革热（DENV）、西尼罗病毒（WNV）等其他黄病毒疫苗设计。

研究亮点

• 创新方法：首次通过插入GC富集序列改造5’ UTR实现病毒减毒。
  
• 稳定性验证：连续传代后插入序列未丢失，且伴随NS2B蛋白（S1417A/T）适应性突变。
  
• 全面保护证据：涵盖体液免疫、细胞免疫及过继性转移实验，数据链条完整。
  

待解决问题

尽管Z7在小鼠模型中表现优异，但其在孕妇中的安全性、对性传播途径的防护效果及免疫缺陷宿主的风险仍需进一步评估。此外，与其他黄病毒（如DENV）的抗体依赖性增强（ADE）效应也值得关注。

总结

该研究为ZIKV疫苗研发提供了全新思路，其5’ UTR修饰策略兼具科学与应用双重价值，未来有望推动临床试验并扩展至其他虫媒病毒防控领域。