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基于铁蛋白纳米颗粒的SARS-CoV-2 RBD疫苗诱导持久抗体反应和长期记忆的研究
主要作者与机构及发表信息
该研究的主要作者包括Wenjun Wang、Baoying Huang、Yanping Zhu、Wenjie Tan以及Mingzhao Zhu，分别来自中国科学院生物物理研究所感染与免疫重点实验室、中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所和中国科学院大学生命科学学院。该研究于2021年2月12日在线发表在《Cellular & Molecular Immunology》期刊上。
学术背景
本研究属于免疫学和疫苗开发领域，旨在解决全球新冠病毒（COVID-19）大流行带来的公共卫生危机。截至研究时，已有超过9000万人感染SARS-CoV-2病毒，导致200多万人死亡。虽然已有多款疫苗进入临床试验并取得初步成果，但抗体持续性和长期免疫记忆的维持仍是疫苗开发中的关键问题。自然感染SARS-CoV-2后，抗体水平往往迅速下降，这引发了对疫苗能否诱导持久抗体反应和再感染时是否能激活记忆反应的担忧。为此，研究团队开发了一种基于铁蛋白纳米颗粒（ferritin nanoparticle, NP）的SARS-CoV-2受体结合域（receptor-binding domain, RBD）疫苗，并评估其在小鼠模型中诱导持久抗体反应和长期免疫记忆的能力。
详细研究流程
该研究分为多个步骤进行：
疫苗构建与制备
研究团队利用SpyTag/SpyCatcher技术平台开发了基于铁蛋白纳米颗粒的SARS-CoV-2 RBD疫苗（Ferritin-NP-RBD）。通过将RBD与铁蛋白纳米颗粒结合，研究人员希望增强疫苗的免疫原性。疫苗的具体制备方法详见补充材料。
免疫实验设计
实验对象为野生型C57BL/6小鼠，共分为两组：一组接种Ferritin-NP-RBD疫苗，另一组接种等摩尔量的RBD-SpyTag作为对照。所有疫苗均辅以CpG-1826佐剂，在第0天、第14天和第28天进行三次免疫接种。实验过程中定期采集血清样本用于分析抗体水平。
抗体水平检测
使用ELISA方法监测抗RBD抗体水平。在第28天、第35天以及随后的第5个月、第6个月和第7个月分别测定抗体滴度。
中和实验
在第35天，使用活病毒（C-Tan-nCoV株）感染Vero细胞，测试不同免疫组血清的中和能力。计算中和抑制率和50%微中和效价（MN50）。
记忆B细胞分析
在第6个月，通过流式细胞术检测外周血中的RBD特异性记忆B细胞（memory B cells, MBCs），并统计其比例。
回忆反应实验
在第210天，再次用RBD疫苗抗原挑战小鼠，并在第217天和第231天采集血清，评估抗体回忆反应及其中和活性。
主要结果
1. 抗体水平显著提升
Ferritin-NP-RBD疫苗在第28天诱导的抗体水平比可溶性RBD-SpyTag高约100倍。在第三次免疫后，Ferritin-NP-RBD组的抗体滴度达到~10⁶，而对照组仅为~10⁵。
中和能力显著增强
第35天的中和实验显示，Ferritin-NP-RBD组的所有小鼠血清在1:1600至1:3200稀释范围内均表现出显著的中和活性，平均MN50滴度为10⁴·⁸/mL，远高于RBD-SpyTag组的10³·⁸/mL。
抗体持久性
在第5个月，Ferritin-NP-RBD组的抗体水平与第35天相当；即使在第6个月和第7个月，抗体滴度逐渐下降，但仍显著高于对照组，表明铁蛋白纳米颗粒有助于维持抗体反应。
记忆B细胞形成与召回反应
第6个月时，Ferritin-NP-RBD组的RBD特异性记忆B细胞数量显著高于对照组。在第210天再次免疫后，Ferritin-NP-RBD组在第217天和第231天的抗体回忆反应增强了2000倍以上，且血清中和活性显著提高（MN50分别为10⁴·⁰/mL和10⁴·³/mL），而对照组未检测到中和活性。
结论与意义
该研究表明，基于铁蛋白纳米颗粒的SARS-CoV-2 RBD疫苗不仅能诱导持久的RBD特异性抗体反应，还能形成长期保护性免疫记忆。这一发现为未来基于铁蛋白的COVID-19疫苗开发提供了重要支持。从科学价值来看，该研究揭示了铁蛋白纳米颗粒在增强疫苗免疫原性和维持长期免疫记忆方面的潜力；从应用价值来看，这种疫苗设计策略有望应用于其他传染病疫苗的开发。
研究亮点
1. 重要发现
- Ferritin-NP-RBD疫苗显著提高了抗体水平和中和能力。 - 该疫苗诱导了长达7个月的抗体持久性和强大的记忆B细胞召回反应。
方法创新
特殊性
其他有价值内容
该研究还强调了铁蛋白纳米颗粒在疫苗设计中的广泛应用前景，并指出其可能成为未来疫苗开发的重要平台。此外，研究团队分享了详细的实验方法和数据分析流程，为后续研究提供了参考。