インフルエンザウイルス由来の核タンパク質抗原ペプチドをカプセル化したアポフェリチン-ヘマグルチニン・コンジュゲートワクチンは、強化された交差防御をもたらします

An apoferritin-haemagglutinin conjugate vaccine with encapsulated nucleoprotein antigen peptide from influenza virus confers enhanced cross protection.

• Jiangxue Wei
• Zhengjun Li
• Yanli Yang
• Guanghui Ma
• Zhiguo Su
• Songping Zhang

抄録

天然由来の自己組織化フェリチンナノ粒子は、ワクチン設計のために広く評価されている。本研究では、アポフェリチン（AFt）ナノケージをキャリアとして用い、保存された内部核タンパク質（NP）抗原ペプチドをナノケージ内に封入し、AFtの外表面に表面抗原ヘマグルチニン（HA）タンパク質を化学的に結合させることで、バイオミメティックインフルエンザワクチンを構築した。AFt ナノケージの優れた熱安定性と熱関連構造の柔軟性の恩恵を受けて、新しい温度シフトに基づくカプセル化プロセスが提案され、NP ペプチドのカプセル化のために効率的であることが証明されました。その結果、平均して約18個のNPがカプセル化され、1.6個のHA抗原がHA.AFt+NP二重抗原インフルエンザワクチンに結合した。マウスに免疫したところ，HA.AFt+NPワクチンはHAおよびNP特異的抗体を発現し，PR8 H1N1の同種株とA/FM/1/47の異種株（FM1, H1N1）の両方の致死感染に対して完全な防御を示した．さらに，HA.AFt+NPワクチンの潜在的な交差保護効果は，異種A/香港/4801/2014 (H3N2)ウイルス株に対する免疫を受けたマウスの血清中の特異的ヘマグルチン化阻害（HAI）力価が，HA抗原では約3倍，HA.AFtコンジュゲートでは約2倍であったことにより示された．したがって、このバイオミメティックHA.AFt+NP複合体ワクチンは、アジュバントを必要としない潜在的なユニバーサルインフルエンザワクチンを開発するための新しい戦略を表している可能性があり、ワクチン開発と送達システムの分野でAFtナノケージのアプリケーションをさらに広げることができます。

Naturally occurring self-assembling ferritin nanoparticles have become widely appreciated for vaccine design. In this study, an apoferritin (AFt) nanocage was used as a carrier to construct a biomimetic influenza vaccine by encapsulating a conserved internal nucleoprotein (NP) antigen peptide inside the nanocage, followed by chemically conjugating the surface antigen haemagglutinin (HA) protein on outer surface of the AFt. Benefited from the excellent thermal stability and thermal-associated structural flexibility of the AFt nanocages, a novel temperature-shift based encapsulation process was proposed and proved efficient for encapsulation of the NP peptides. Averagely, about 18 NP were encapsulated and 1.6 HA antigens were conjugated in each of the HA.AFt+NP dual-antigen influenza vaccine. Upon immunization in mice, the HA.AFt+NP vaccine elicited both HA and NP-specific antibodies, and conferred complete protection against a lethal infection of both homologous PR8 H1N1 and a heterologous A/FM/1/47 (FM1, H1N1) strains, while the HA.AFt conjugate vaccine without encapsulated NP antigen only conferred 60% protection against the FM1 H1N1 viral challenge. The potential cross-protective effect of the HA.AFt+NP vaccine were further demonstrated by a significant specific hemagglutination inhibition (HAI) titers in serum of the immunized mice against heterologous A/Hong Kong/4801/2014 (H3N2) viral strain, which was about 3-fold of that induced by HA antigen and 2-fold of HA.AFt conjugate. This biomimetic HA.AFt+NP conjugate vaccine, therefore, may represent a new strategy for developing a potential universal influenza vaccine without need of any adjuvant, and further broaden the application of AFt nanocages in the areas of vaccine development and delivery system.