以乙型肝炎病毒核心蛋白为载体的新型炭疽疫苗设计

Anthrax vaccine is one of the most effective approach to prevent Bacillus anthracis infection. The efficacy and administration route of present anthrax vaccine still need improved. HBc is one of the most widely used particle vector since 1980s, and is a potential oral immunogen. Flagellin is an activator for innate immunity which mediates by TLR5 signal, and is also a good stimulator for mucosal immunity. This program will focus on the method of nonconsecutive HBc based new anthrax vaccine construction and immunogenicity evaluation from five parts. The five parts are vaccine design, construction, evaluation, antigen presentation and optimization of administration route. We want to explore the coverage of antibody spectrum; promote the protection and optimize the administration route. We want to use HBc to found a method for preparing a vaccine to meet an emergency. And provide a technique support and a theory support for meet a terrible assault and a new or abrupt infectious diseases explosion.

炭疽疫苗是目前预防炭疽感染最有效的手段之一，现行的炭疽疫苗在疫苗效力和给药途径方面均存在优化的空间。HBc是目前最广泛使用的颗粒性疫苗载体之一，也是一种潜在的口服疫苗。鞭毛蛋白是TLR5信号介导的天然免疫的的激活剂，也是一种较优的粘膜免疫的刺激剂。本项目将从疫苗的设计、构建、免疫评价、抗原递呈途径和免疫途径优化，五个层面研究基于非连续HBc的新型炭疽疫苗的构建方法和效力，试图拓展现有炭疽疫苗所激发的保护性免疫谱的覆盖范围，提高保护效力，优化免疫途径；试图利用非连续HBc载体建立一种能够迅速高效，尤其是在应对紧急公共卫生事件时能够迅速反应的应急疫苗的制备方法，为应对生物恐怖袭击或新发突发传染病等的爆发提供有力的技术支持和理论保障。

炭疽疫苗是目前预防炭疽感染最有效的手段之一。现行的炭疽疫苗依然存在优化的空间。颗粒型疫苗由于其具有促进吞噬，有利于抗原递呈加工，增强免疫反应等特点，是一种非常受关注的新型疫苗形式。乙型肝炎病毒核心蛋白（HBc）颗粒是目前最广泛使用的颗粒性疫苗载体之一，它能将插入的外源序列以重复且高密度地形式展示在颗粒的表面，增强插入序列的免疫原性，但是在使用上存在构象限制，对插入序列的空间结构也有要求；另外载体自身还有一定的免疫原性。鞭毛蛋白是TLR5信号介导的天然免疫的激活剂。本项目尝试了通过在已有的H144D的核酸序列中引入一个重叠的终止/起始密码子，使HBc的N端和C端分别在同一个宿主中共表达，使每一个HBc分子在颗粒表面所形成的刺突结构处暴露两个游离的末端，在减少HBc载体自身免疫原性的同时，解除使用上的构象限制。在此基础上，将完整的炭疽保护性抗原PA或者是PA表位及鞭毛蛋白插入，以增强疫苗的免疫原性。. 本项目开展期间完成了分段表达HBc载体H144DcR的构建；通过SDS-PAGE/WB鉴定了蛋白N端和C端的共表达；通过蔗糖密度梯度离心和透射电镜证明了分段表达的N端和C端也可以形成类似天然HBc的颗粒结构；利用长度为94aa的结核抗原ESAT-6初步验证了HBc的插入能力。基于H144DcR结构构建了两种类型的新型候选炭疽疫苗：H144DcR+PA（DcPA）和H144DcR+PA表位+鞭毛蛋白（HFP2），对两种疫苗结构进行了颗粒性鉴定和免疫学评价，结果表明展示全长PA（765aa）的DcPA主要以可溶形式表达，能自组装成类似天然HBc的颗粒结构，在有/无佐剂的情况下均能够激发高强度的炭疽特异的抗PA抗体和中和抗体，尤其是DcPA不加佐剂免疫组可以完全保护免疫的小鼠对抗致死剂量炭疽毒素的攻击。HFP2以半可溶的形式表达，其可溶性表达部分可以形成颗粒结构；以包涵体形式表达部分，经变性复性后得到的可溶形式在电镜下检测不到颗粒结构的形成。鞭毛蛋白的引入可以显著增强炭疽特异的抗体水平，但是在提高保护率方面优势不显著。本研究为新型炭疽疫苗的设计提供了新的思路。