重组仙台病毒载体疫苗诱导肺组织原位记忆T细胞应答的免疫机制研究

Mycobacterium tuberculosis (Mtb), which establishes infection in the lung through respiratory tract, develops defense mechanisms against immune responses during the early phase of infection. Recent studies have shown that the tissue-resident memory T cells (Trm) have the capacity to recognize the infected pathogen and activate immune responses to clear infection in the early infection phase. In the fields of Mtb infection, we and others have shown that terminally differentiated T cells/Trm populations which are defined by the cell surface marker KLRG1, were crucial in the immunity against Mtb infection. In addition, Sendai virus was engineered firstly as a novel recombinant anti-TB vaccine that encoded Mtb immuno-dominant antigens in our hand (SeV85AB). A single mucosal vaccination of SeV85AB induced high levels of lung CD8+ Trm and immune protection against Mtb challenge. In this project, on the one hand, the safety and immune protection induced by SeV85AB will be further confirmed in the guinea pigs model. On the other hand, considering it was reported recently that antigen cross-presentation might contributed to the induction of Trm, herein, we will test whether the dendritic cells mediated antigen cross-presentation pathway could enhance the Trm establishment and immune protection elicited by SeV85AB. In addition, the molecular mechanisms of Trm induction will be discussed, in order to provide valuable insight for rational Trm-based vaccine design.

结核分枝杆菌(Mtb)通过呼吸道传播并在肺组织建立感染，其在进化过程中拥有了在感染早期逃逸免疫杀伤的机制。近年来的研究证明，原位记忆T细胞(Trm)能够在感染早期快速地响应并启动免疫应答以杀伤入侵的病原体。我们的前期工作在结核病患者水平上证实了分子标志物KLRG1及其代表的终末分化T细胞/Trm亚群对于机体抗Mtb感染免疫保护的作用并探索了相关机制；并且，首次使用仙台病毒作为抗结核疫苗载体，构建了能够诱导高水平肺组织Trm的新型疫苗。本研究中，一方面，我们拟通过豚鼠模型进一步确认该疫苗的安全性和免疫保护效力，以期积累更为坚实的临床前研究证据；另一方面，由于最新的研究提示，抗原交叉提呈参与了Trm的形成，因此，我们拟通过树突状细胞介导的交叉抗原提呈通路进一步提高该疫苗诱导Trm的能力和免疫保护效力，并探索抗原交叉提呈通路诱导Trm形成的分子机制，为旨在诱导Trm的疫苗研发提供一种新的思路。

结核病是危害我国人民生命健康的慢性感染性疾病，其发病和死亡率居高不下。近年来，结核菌耐药和结核疫苗有效性不足等问题，迫使我们探索新型结核疫苗设计策略。. 本研究的前期工作研发了一株能够诱导抗结核菌感染保护力的新型重组仙台病毒载体结核疫苗。通过本课题，第一，证实该疫苗与DNA疫苗的序贯免疫能够诱导高水平肺组织定居记忆性T细胞(Trm)介导的免疫保护，并发现不同疫苗形式的免疫顺序与其诱导的Trm介导的保护力相关。第二，为了进一步提高该重组疫苗的保护效力，我们筛选得到了9个在潜伏感染人群中应答上调的抗原，将其分别制备成重组DNA疫苗。通过动物感染模型，进一步筛选得到3个保护力最强的新型抗原。在原有重组疫苗基础上，将3个保护性抗原的编码基因进行替换/插入，得到第二代重组疫苗。然后，通过动物模型优化了该新型疫苗的免疫次数、接种剂量和注射方式，并评估了其单独使用以及与传统卡介苗(BCG)联合使用的保护效果。第三，最新文献显示，与传统皮下注射相比，BCG静脉免疫诱导了更高水平的免疫保护。但是，考虑到静脉注射安全风险很大，该研究不具有临床应用价值。基于此，我们通过体外制备骨髓来源的巨噬细胞作为BCG感染的靶细胞，与BCG共孵育后进行反复冻融以释放被巨噬细胞所吞噬和切割的BCG菌，并通过紫外照射的方式对残留活细菌进行灭活处理。将该混悬液与新鲜骨髓来源的树突状细胞细胞(DCs)共孵育作为一种DCs疫苗。研究结果显示，该混悬液能够通过靶向提高DCs的成熟度和交叉抗原提呈能力，诱导高水平特异性T细胞免疫反应。. 接种安全有效的疫苗是感染性疾病防控最重要的手段之一。通过本课题，我们进一步证实了已有新型重组结核疫苗诱导Trm介导免疫保护的能力，并通过加入潜伏感染相关抗原和提高交叉抗原提呈等方式，进一步提高了该疫苗所诱导的抗结核菌感染的免疫保护效力。因此，本课题为新型结核疫苗的研发策略提供了一种可选方案。