SARS-CoV-2（新冠病毒）变异株的不断出现给现有的新冠疫苗带来了严峻的挑战。同时，其它潜在的高致病性β属冠状病毒B谱系（β-CoV-B，即Sarbecoviruses），如SARS-CoV以及多种来自于蝙蝠的SARS相关冠状病毒（SARSr-CoV）也存在将来可能暴发的危险。因此，急需要开发可防控目前流行的SARS-CoV-2及其变异株，和将来可能出现的SARS-CoV-2新变异株、SARS-CoV、SARSr-CoV的β-CoV-B（Sarbecovirus）通用疫苗。
2022年1月19日，上海市重大传染病和生物安全研究院双聘PI、复旦大学医学分子病毒学教育部/卫健委重点实验室的陆路/姜世勃团队联合多家单位在Cell Research杂志在线发表了题为“A novel STING Agonist-Adjuvanted Pan-Sarbecovirus Vaccine Elicits Potent and Durable Neutralizing Antibody and T Cell Responses in Mice, Rabbits and NHPs”的研究论文，报道了一种基于新型非核苷酸类STING小分子激动剂为佐剂，以最原始的新冠病毒刺突（S）蛋白受体结合域（RBD）偶联的人IgG Fc片段（RBD-Fc）为抗原而构建的一个β-CoV-B（Sarbecovirus）候选通用疫苗。该候选疫苗可在多种动物模型（包括小鼠、兔以及恒河猴）诱导出针对SARS-CoV-2、SARS-CoV-2变异株、SARS-CoV以及来自于蝙蝠的SARSr-CoV的广谱、强效、长效的体液和细胞免疫应答。从而，提出了一种应对新发病毒大流行的疫苗研发策略：在新发病毒首次出现后，基于新型佐剂辅以第一代原始病毒抗原，开发出对未来可能出现的变异株及同类相关病毒新变种，均有高效保护潜力的广谱疫苗。该“以不变应万变”的策略为解决新发病毒变异对疫苗研发提出的挑战，提供了新思路。
在前期研究中，姜世勃/陆路团队构建了新冠病毒的RBD-Fc二聚体蛋白，该蛋白与弗氏佐剂可在小鼠体内诱导较强的抗新冠病毒的中和抗体，同时所诱导的抗体对SARS-CoV以及SARSr-CoV也展现出了较弱的中和作用（Signal Transduct Target Ther，2020）。该研究提示基于原始新冠病毒RBD-Fc二聚体蛋白有潜力诱导出广谱中和抗体，但如何激发更高效的交叉中和抗体反应成为了研发Sarbecovirus通用疫苗的瓶颈。
佐剂在提升重组亚单位疫苗和灭活病毒疫苗的免疫应答过程中起到至关重要的作用，但目前在中国长期使用的铝佐剂对于提升蛋白质疫苗诱导的中和抗体和细胞免疫反应的能力非常有限。在先前研究中，陆路/姜世勃团队联合哈佛大学医学院麻省总医院Mei X Wu教授的团队发现基于STING激动剂cGAMP设计的肺部仿生纳米颗粒可作为通用流感疫苗的潜在粘膜佐剂（Science，2020），提示STING激动剂作为新冠病毒疫苗佐剂也有希望诱导广谱、高效和长效的免疫保护。
在本研究中，研究人员设计并合成了多种非核苷酸类STING小分子激动剂。通过比较在体外细胞上激活STING通路的能力，选取了四种STING激动剂作为SARS-CoV-2 RBD-Fc二聚体蛋白的佐剂。首先，利用小鼠动物模型评价了这些佐剂的效果。结果显示这些STING激动剂都可以显著地提升SARS-CoV-2的结合抗体和中和抗体反应，其中STING激动剂CF501展现了最强的佐剂效应。免疫两次后，CF501/RBD-Fc疫苗所诱导的SARS-CoV-2 RBD特异性的IgG、IgG1和IgG2a比不含佐剂的RBD-Fc疫苗所诱导的相应抗体分别高出1000、100和1000倍。同时，CF501较铝佐剂和cGAMP可诱导的针对SARS-CoV-2更高的中和抗体。最重要的是，CF501/RBD-Fc可诱导高滴度的针对SARS-CoV、SARSr-CoV Rs3367以及SARSr-CoV WIV1的交叉中和抗体反应。除了抗体免疫应答，CF501/RBD-Fc也可以诱导针对SARS-CoV-2强效的T细胞免疫应答。
在新西兰大白兔动物模型上，CF501/RBD-Fc仍然可诱导广谱且强效的免疫应答，且显著性地优于Alum/RBD-Fc和cGAMP/RBD-Fc。在恒河猴动物模型上，在免疫第一次后，研究人员共监测了长达191天的恒河猴血清中的SARS-CoV-2特异性结合抗体和中和抗体。结果发现，在免疫第一次14天后，CF501/RBD-Fc就可在恒河猴上产生强效的针对SARS-CoV-2的中和抗体（PRNT50 = 515）和T细胞免疫应答，而Alum/RBD-Fc未能有效的诱导出针对SARS-CoV-2的中和抗体。在免疫两次后的7天，CF501/RBD-Fc在恒河猴上产生了强效的中和抗体（PRNT50 = 43,381）比Alum/RBD-Fc所诱导的中和抗体高出22倍。同时，CF501/RBD-Fc免疫两次后第7天的恒河猴血清对9种SARS-CoV-2变异株（包括Alpha，Beta，Gamma，Delta，Epsilon，Zeta，Eta，Iota，Kappa）和41种SARS-CoV-2单点自然突变的假病毒都展现了强效的中和作用（NT50 = 29,584 -172,466）。在免疫三次后的第7天，CF501/RBD-Fc所产生的中和滴度进一步大幅度的提升（PRNT50 = 131,120）。同时对Alpha、Beta、Delta以及Eta活病毒的中和滴度分别达到了186,529、 82,890、 91,469、46,615。CF501/RBD-Fc所免疫的恒河猴血清对SARS-CoV以及SARSr-CoV Rs3367以及SARSr-CoV WIV1都产生了强效的中和抗体。在所监测的191天内，CF501/RBD-Fc所免疫的恒河猴血清一直都保持较高的中和滴度。该团队最近也联合香港大学袁国勇团队，评估了CF501/RBD-Fc所免疫的恒河猴血清对奥秘克戎（Omicron）变异株假病毒和活病毒的中和作用，该研究论文尚在评审过程中。
人ACE2转基因小鼠在免疫三次CF501/RBD-Fc疫苗的第38天和第6个月都可以几乎完全免受SARS-CoV-2的感染。而免疫三次Alum/RBD-Fc的小鼠在第6个月对SARS-CoV-2的保护较弱。提示了CF501/RBD-Fc可提供长效的免疫保护。
恒河猴攻毒实验表明，即使在第三次免疫后的第108天进行攻毒，CF501/RBD-Fc仍然可以有效的保护恒河猴免受SARS-CoV-2的感染。值得注意的是，CF501/RBD-Fc还可以有效降低鼻甲以及鼻粘膜中的病毒载量，这可能对防止病毒传播和突变起到重要作用。
综上，该研究发现了新型STING激动剂CF501可以强效激活机体的免疫应答，提升机体对基于最原始新冠病毒的RBD抗原设计的亚单位疫苗的细胞和体液免疫应答，诱发对Sarbecoviruses高效、广谱、且长效的免疫保护反应。为防控现在流行的及未来可能出现的新冠病毒变异株，以及将来可能新发与再现的SARS-CoV或SARSr-CoV提供新的策略。同时，该佐剂有望发展作为一种通用佐剂，应用于其它疫苗上来诱发更加强效的免疫应答。
据悉，目前该团队正在与上海博沃生物科技有限公司和美国Fulgent Genetics Inc [NASDAQ: FLGT] 合作，希望能尽快的将这个高效广谱的Sarbecovirus通用疫苗推入临床。
复旦大学医学分子病毒学教育部/卫健委重点实验室刘泽众博士、周洁博士、徐巍博士，中国医学科学院实验动物研究所邓巍博士，广州医科大学王延群博士以及中国食品药品检定研究院王美玉博士为该论文共同第一作者，上海市重大传染病和生物安全研究院双聘PI陆路研究员、姜世勃教授和袁正宏研究员，以及秦川教授、赵金存教授、王佑春教授、张宜龙博士为共同通讯作者。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41422-022-00612-2
