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挑战狂犬病治疗:从中枢神经系统清除狂犬病毒感染的实验
yanjx45 2020-10-29 16:57
挑战狂犬病治疗:从中枢神经系统清除狂犬病毒感染的实验 前言 狂犬病只能预防不能治疗 ! 狂犬病一旦发病,死亡率为100 %。 人类 迄今 尚未实现狂犬病治疗成功率零的突破 ! 迄今全球所有声称狂犬病治疗成功的病例中,没有一例得到国际学术界普遍的承认。 但是人类对狂犬病治疗方法的探索和研究一直未停止。目前认为有两个途径最有希望能取得成功。 据 法国巴斯德研究所 的研究人员今年 9 月发表的研究论文,他们开创了狂犬病治疗的一条新途径。他们主要有两个创新点:一是采用 针对病毒包膜糖蛋白的 具有有效中和作用的两种 人类单克隆抗体 进行 结合治疗 ,二是 同时对周围和中枢神经系统进行抗体处置,对后者是通过 持续多日直接向 脑室内灌注 单抗 实现的。 本博客中对此曾有专题报告: 狂犬病治疗首次重大突破:两种人源单抗结合治疗方案动物实验成功( 1 - 3 ) 2020-10-10 。 狂犬病治疗另一条有希望取得成功的途径主要涉及 减毒活疫苗 的应用,这个领域研究的时间较长,研究获得的数据较丰富,但由于涉及活病毒在人体的应用,在人体试验和推广上存在伦理学上的障碍,所以多年来一直进展缓慢。 以上两个途径各有自身的优势和劣势。最终究竟哪条途径能通向完全的成功,目前还很难说。本文主要简介 减毒活疫苗 这条途径所取得的主要进展。主要参考资料是《 Journal of General Virology 》 2019 年 8月发表的一篇综述论文(参考文献1)。 摘要 狂犬病毒在临床发病后必然引起致命的脑炎。尽管有安全有效的疫苗,狂犬病脑炎 一旦出现 临床 症状就 无法治疗,有记录的幸存者 极 少。 狂犬病治疗的一个主要障碍是 狂犬病毒 的 嗜神经 ( neurotropic ) 性质, 同时 血脑屏障 ( BBB, blood–brain barrier ) 对 大 分子物质 的排除限制使得向 中枢神经系统 (central nervous system , CNS) 输送抗病毒药物和分子存在 固有的 问题。 本综述重点介绍在处治临床狂犬病时为克服大分子递送方面的障碍所作的努力,概述当前在开发实验性活狂犬病毒疫苗方面所取得的进展,包括通过现有基因的多次重复或突变对狂犬病毒载体进行减毒,或将非病毒元素整合进病毒基因组内。该疫苗可能在未来应用于治疗已出现临床症状的狂犬病。 狂犬病 感染后治疗 ( post-infection treatment , PIT) 仍然是狂犬病研究的最耀眼的目标。 结论 暴露 前或 暴露 后接种灭活狂犬病疫苗,以及接种 RIG (狂犬病免疫球蛋白 ) ,是目前预防临床狂犬病发展和 避免 人类死亡的唯一选择。然而, 一旦出现 临床 症状 , 疫苗和 RIG在预防疾病进展和 避免 死亡方面 完全无 效,迫切需要 有有效的 PIT ( 感染后治疗 )方法作为替代 。使用 LAVV ( live attenuated virus vaccine , 减毒活疫苗 ) 的实验方法已经证明,在没有任何有效的抗病毒药物来对抗病毒在大脑中的复制的情况下, PIT的未来发展可能依赖于LAVV方法。 LAVVs ( 减毒活疫苗 ) 已经被广泛用于根除自然 界的 野生动物宿主中的狂犬病,但是关于在人类感染中使用 LAVVs 在 伦理 上 是有争议的,即使 在 动物模型 中效果良好 的实验数据已 有 报道。 此外,狂犬病感染的严重 性( 100%致命) 意味着对非人灵长类动物的研究 结果 越来越难以 用于对在人群中进行 PIT的可能 结果进行 评估。 尽管 用 抗病毒分子 进行治疗 在体外 实验中 获得了明显的成功,但在体内尝试 对已出现症状的狂犬病采用 抗病毒分子 进行治疗 的实验,从未有存活者 ,这 说明 需要考虑 采用 不同的方法。 抗病毒药物,包括利巴韦林 ( ribavirin ) 、金刚烷胺 ( amantadine ) 和法维吡拉韦 ( favipiravir ) ,都在体外显示出抗病毒作用,但这些 体外实验的 成功并没有转化为体内 实验的成功 。 通过 LAVV ( 减毒活疫苗 )所表达和递送的 趋化因子 ( chemokine ) 和 细胞因子 ( cytokine ) 的增强 作用在该领域引起了极大的兴趣,并可能在未来用于狂犬病 的 PIT ( 感染后治疗 ) 。 集中研究了 以宿主分子的表达来刺激或调节对感染的不同免疫反应,来自狂犬病 LAVV ( 减毒活疫苗 ) 的异源基因的表达已经取得了有希望的结果,尽管研究通常 仅 局限于小鼠模型 。 对这些 LAVVs 的成功还必须进一步研究,才可能尝试用于人类临床狂犬病的适当治疗,确保有更大的成功希望。 具有高度免疫刺激能力的 G 蛋白的多个拷贝与来自活病毒的相关外源基因的联合表达,可能使未来开发有前景的 LAVVs 成为可能。 在缺乏有效的抗病毒分子的情况下, LAVVs 可能代表临床狂犬病治疗的未来。 美国费城 Thomas Jefferson 大学的 Bernhard Dietzschold 等证明:用狂犬病毒 (RV) 减毒活疫苗 TriGAS 进行 PIT ( 感染后治疗 ) ,可通过快速诱导 中枢神经系统 (CNS) 组织中的适应性免疫相关基因的表达而导致野生型 RV (狂犬病毒) 从 CNS 中被清除,使大部分受感染的小鼠得以生存,从而使该疫苗有可能用于狂犬病的治疗。 采用新型 RV 减毒活疫苗,即 含三个糖蛋白分子的 RV 减毒变种 TriGAS ,对被野生型 RV 感染的小鼠进行 PIT ,可在致病的 RV 已经入侵大脑并在其中复制的情况下提高小鼠的存活率。 PIT 的成功是由于诱导产生了强有力的 RV 中和抗体应答,从而能将野生型 RV 从脑中彻底清除。 从大脑中清除 RV ,需要在周围神经和 CNS 中快速诱导强大的先天免疫和适应性抗 RV 免疫。作者已经确定了 TriGAS 诱导有可能参与这一进程的几个基因。确定与这些基因产物的诱导相关的上游和下游路径以及这些基因产物的活性,最终将有助于进一步认识从 CNS 中清除 RV 所涉及的机制,并最终有助于延长 PET 的窗口期:从暴露后数天一直延长到 RV 已经到达 CNS 之后。这也就是说, 在暴露于狂犬病毒后即使症状已开始出现,此时再开始 PIT 仍然可能有效,从而使狂犬病的真正意义上的治疗成为可能。 这项新的研究成果将为狂犬病的治疗研究开辟一条新途径。 参考文献 : 1.  Trying to treat the untreatable: experimental approaches to clear rabies virus infection from the CNS , Journal of General Virology , 2019;100:1171 – 1186. DOI : 10.1099/jgv.0.001269 .  2.  Postexposure Treatment with the Live-Attenuated Rabies Virus (RV) Vaccine TriGAS Triggers the Clearance of Wild-Type RV from the Central Nervous System (CNS) through the Rapid Induction of Genes Relevant to Adaptive Immunity in CNS Tissues , Journal of Virology , 2012,86(6)3200-3210;DOI:10.1128/JVI.06699-11 . 3.  A knockout vaccine for rabies?6 July 2009| Nature | doi:10.1038/news.2009.627 相关博文 : 狂犬病治疗首次重大突破:两种人源单抗结合治疗方案动物实验成功( 1) 2020-10-10
个人分类: 狂犬病防治|6633 次阅读|0 个评论
新型狂犬病疫苗
热度 4 yanjx45 2012-8-27 12:00
人们已经知道与针对狂犬病毒的保护作用相关的因子。狂犬病毒的糖蛋白( G- 蛋白)是唯一可以诱导抗体产生并能与中和抗体结合的病毒抗原。它诱导的抗体水平大于 0.5IU/ml 就对动物和人起到保护作用。人们正在研究新的、免疫原性更强的狂犬病疫苗,只需接种一次就可以在实验动物身上产生保护水平的抗体。狂犬病疫苗可以分为减毒活疫苗、蛋白疫苗和基因疫苗。另外,佐剂可以增强现有疫苗的免疫原性。 2.5.1 减毒活疫苗 减毒活疫苗在野生食肉类动物中已使用多年。事实上, L. 巴斯德给一个小男孩接种的第一支狂犬病疫苗,就是通过在兔子身上连续传代减毒,最后干燥的感染脑神经组织。狂犬病毒的致病性是由于它的中枢神经系统侵袭性,而减活的病毒不具备这种能力。狂犬病毒 G 蛋白介导病毒粘附在神经细胞上,如果 G 蛋白抗原表位 III 区的第 333 位的氨基酸精氨酸突变成谷氨酰胺,这种能力就会被减弱。 G 蛋白对于狂犬病毒在轴突中的迁移以及在跨越突触迁移中具有非常重要的作用, G 蛋白第 333 位精氨酸变成谷氨酰胺后,病毒在神经细胞中迁移能力减弱。病毒的其它蛋白,如 M 和 P 蛋白主要参与病毒的播散、轴突运输、病毒复制或者影响宿主免疫应答,因此也是潜在的减毒位点。 反向遗传学的出现使通过删除 M 或者 P 基因序列来构建高减毒株成为可能,同时也可以通过 G 蛋白基因突变来达到同样的目的。大部分研究中,减毒疫苗即使直接注射到无免疫功能的小鼠脑内也不会致病。新生小鼠脑内注射则观察到死亡现象。减毒活疫苗与灭活的野毒株疫苗相比免疫原性更强,单剂量注射后体内抗体就可以达到保护水平。一些重组病毒在暴露后接种仍然有效,细致的研究表明这与成功诱导固有和适应性免疫应答并同时增加了血脑屏障的通透性有关。由于上述作用,更多的抗体和淋巴细胞可以进入已受感染的中枢神经系统。经过缺失突变后的病毒是复制缺陷型,一般不会造成安全问题,而 G 基因突变型病毒仍然具有复制能力,可能构成安全问题。按成本 / 效益的观点,减毒活疫苗的缺点之一是生长慢,从而影响产量和最终成本。 2.5.2 蛋白疫苗 蛋白疫苗特别安全,与佐剂联合使用可以诱导持续的 CD4 + T 和 B 细胞应答。狂犬病毒 G 蛋白可以通过重组的办法表达于烟草叶或者玉米粒中。从烟草叶中提取的 G 蛋白肌内注射小鼠具有免疫原性,每次喂食小鼠 5 毫克含有 50 微克 G 蛋白的谷物同样有效。由于儿童可能不愿意吃生玉米,可以考虑构建其它表达外源蛋白的植物,它们更可口且不需要加热处理,如香蕉或者番茄。 G 蛋白口服疫苗需要口腔的淋巴细胞在疫苗进入胃之前将其摄取,不然疫苗进入胃中会被降解掉。由于小鼠口腔淋巴系统和人口腔的相比差异较大,因此在小鼠身上有效的植物口服疫苗在人身上是否有效还有待研究。 2.5.3 基因疫苗 基因疫苗含有 G 蛋白基因,转染或者感染细胞后表达 G 蛋白。由于蛋白可以进行有效的糖基化和折叠,因此可以诱导最广泛的抗构象依赖性的抗原表位抗体。所有的基因疫苗的缺点是在原位合成蛋白需要一定的时间,而实施 PEP 的时间是越快越好。所以基因疫苗只能局限于预防性疫苗接种。 基于质粒载体的基因疫苗,也就是所谓的 DNA 疫苗。狂犬病 DNA 疫苗在小鼠、猫、狗和非人类哺乳动物中都可以诱导产生保护抗体。 DNA 疫苗安全、热稳定好,并且生产费用低。但在人身上,表达外源抗原的 DNA 疫苗免疫原性较弱。其它方法如电穿孔法可以增加注射部位细胞摄取质粒载体的量,进而增强身体对外来抗原的免疫应答。但对于群体儿童免疫,无论从实用、成本效益,还是接受程度上,电穿孔方法都需要做进一步的验证。 病毒重组疫苗与质粒载体疫苗相比,免疫原性更强。通过改变来源于哥本哈根株的痘苗病毒 载体用来表达 ERA 株 G 蛋白的疫苗,称作 VR-G 疫苗,很多哺乳动物口服后可诱导保护性免疫应答。 VR-G 疫苗现在用于野生动物免疫接种。痘苗病毒重组疫苗具有很强的反应原性,因此不适合大规模的儿童疫苗接种。 腺病毒载体也可以用来表达 G 蛋白。一般来说,腺病毒载体都删除了控制病毒内源性基因转录和病毒复制的 E1 基因。 E1 基因删除的腺病毒载体是复制缺陷型,因此除了大剂量注射情况下,常规剂量是安全的。腺病毒载体免疫原性很强,可以诱导针对 G 蛋白很强的免疫应答。腺病毒载体和腺病毒相似,在激活的 T 细胞内以低水平持续存在,一直处于转录活化状态;因此针对腺病毒载体的应答会维持在一个稳定的水平。人们不用担心体内含有低水平的腺病毒载体,因为大部分人都自然感染过腺病毒并且体内含有腺病毒基因组。未能整合到人基因组的腺病毒基因组会以外染色体的形式存在于细胞中,对感染细胞不构成任何危害。人在天然感染腺病毒后,体内有针对人血清型腺病毒的中和抗体。腺病毒特异性中和抗体会降低腺病毒载体的免疫原性。这可以通过使用所谓的人稀有血清型腺病毒载体或者来源于感染其它动物 ( 如猴 ) 的腺病毒载体来避免。表达 G 蛋白的腺病毒重组载体生长条件容易满足,已经有符合药品生产质量管理规范 (GMP) 要求的生产方法。
个人分类: 狂犬病防治|9639 次阅读|8 个评论

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