基于系统疫苗学的埃博拉疫苗（Ad5-EBOV）免疫效应标志物的研究分析

The recombinant adenovirus type-5 vector-based Ebola vaccine (Ad5-EBOV) exhibits high immunogenicity in clinical trials. However, the adaptive immune response elicited by Ad5-EBOV was differed between individuals. Analysis of innate immune markers correlated with immune response is significance in explaining the difference and elucidating the immunological mechanism. In previous clinical studies, we established the analysis methods for various immunological data, and found some immune molecules associated with vaccine-induced immune response. In this project, a multi-dimensional integration analysis of immune cell phenotype, transcriptome and cytokines profile is used to study Ad5-EBOV-induced innate immune response based on systems vaccinology. After setting the cellular and humoral immune responses as response variables, we apply a multiple regression analysis to figure out the correlation between innate and adaptive immune responses. The innate markers that related with immune response are identified by the analysis, which will be further tested through a cross-validation in two independent clinical trials. This study is helpful to understand the signatures of Ad5-EBOV-induced early innate immune response in the human body, which will provide reference for the design and early evaluation of other emergency vaccines.

复制缺陷型人5型腺病毒载体埃博拉疫苗在临床试验中表现了高度的免疫原性，但其在不同受试者个体间激发的适应性免疫水平存在差异。分析与免疫反应相关的天然免疫标志物，对于揭示这种效应差异的免疫机制具有重要意义。在先前临床研究中，我们建立了多种免疫学数据的分析方法，发现一些与Ad5-EBOV免疫反应相关的免疫分子。本课题研究将基于系统疫苗学的方法，对免疫细胞表型、转录组学和多细胞因子三个不同维度的免疫学数据进行整合分析，从而研究Ad5-EBOV的天然免疫反应；同时，将细胞免疫和体液免疫反应水平作为响应变量，通过多元回归分析进行天然免疫和适应性免疫反应的关联，分析与免疫效果相关的免疫效应标志物，并且在两次独立临床试验中对结果进行交叉验证。本研究有助于了解Ad5-EBOV早期天然免疫反应的激活情况，理解其在人体内的免疫反应特征，为其他应急疫苗的设计和早期评价提供参考。

埃博拉病毒是一种高致死率的出血热病毒，是全球公共卫生力量所面临的严峻挑战。5型腺病毒载体埃博拉疫苗Ad5-EBOV在临床试验中已被证实能够激发强烈的体液免疫反应和细胞免疫。尽管如此，疫苗接种者个体间的抗体反应存在差异，而导致这种差异的关键影响因素尚不明确。本研究共招募36名志愿者，在Ad5-EBOV单次免疫后的第0、1、3、7和28天采血，对免疫早期血浆细胞因子、全血转录组和外周血免疫细胞分型水平进行系统性评价，对免疫后第28天的GP抗体水平进行检测。对疫苗免疫后的早期免疫反应与特异性抗体反应进行关联分析，筛选对Ad5-EBOV免疫效果具有显著影响的关键免疫反应元件。.在小鼠模型中，我们分别对Ad5-EBOV肌肉注射和皮内免疫的免疫原性进行系统性比较，发现肌肉注射Ad5-EBOV更有利于激发抗体反应，而皮内免疫能够诱导更丰富的多功能T细胞反应。考虑到埃博拉疫苗的保护效果与其诱导的抗体水平密切相关，我们采用肌肉注射途径开展疫苗免疫效应研究。临床试验中，36名志愿者中在接种Ad5-EBOV后均产生了GP蛋白特异性抗体，抗体水平在性别、年龄和Ad5预存免疫等各个亚组中均没有显著性差异。多重细胞因子检测发现，Ad5-EBOV免疫后第1天IFNgamma和IL-10的浓度、以及免疫后第1天IP-10和IL-1RA的增长倍数与抗体反应密切相关；流式细胞术检测结果提示，在Ad5-EBOV免疫早期，CCR7+的经典单核细胞和CXCR6+NK细胞是机体启动免疫反应的重要细胞亚群。在转录组结果进一步提示，免疫早期的抗病毒炎性反应与单核细胞活化反应对于Ad5-EBOV诱导机体产生抗体反应至关重要。将筛选出的细胞因子和免疫细胞分型作为抗体水平的预测指标，经多元线性回归分析发现其具有较好的抗体水平预测效果。该研究结果为Ad5-EBOV免疫反应预测和腺病毒载体疫苗的免疫策略选择提供数据支持。