中东呼吸综合征冠状病毒、NL140422 和 HKU4 棘突蛋白纳米颗粒疫苗的免疫原性与保护效力

这项研究与你的关系

经历了新冠疫情后，许多人会想还有哪些其他冠状病毒可能在暗中酝酿——我们能否在它们传播前做好准备？本研究探讨了实验性疫苗，不仅针对已知的中东呼吸综合征冠状病毒（MERS‑CoV），还针对一些密切相关的动物病毒，这些病毒未来可能跳跃入人类。该工作展示了科学家如何尝试构建能保护整个病毒家族而非单一病毒的疫苗。

动物体内的潜在威胁

MERS 于 2012 年首次在人类中出现，其单人致死率高于新冠，已知患者中约有三分之一因感染死亡。到目前为止，大多数人类病例与中东接触受感染的骆驼有关，但相关病毒也存在于蝙蝠和其他动物中。其中一些动物病毒，包括称为 NL140422 和 HKU4 的病毒，已经能够在实验室条件下感染人类细胞，方法是利用与 MERS 相同的细胞入口。这些病毒属于冠状病毒的同一亚群——称为 merbecovirus，因此具有潜在的未来跨物种传播风险。

构建纳米颗粒疫苗

研究人员着手设计能展示“棘突”蛋白的疫苗——棘突是冠状病毒进入细胞时使用的有突起的结构——来自三种不同的 merbecovirus：MERS‑CoV、NL140422 和 HKU4。研究者没有单独给出棘突蛋白，而是将每种棘突的多个拷贝连接到由细菌病毒衣壳制成的微小空心颗粒上。这些类病毒颗粒充当支架，以紧密排列的球形阵列呈现数十个棘突。这样多重呈现旨在吸引免疫系统的注意，使其比单一蛋白更强烈地识别这些棘突。

在小鼠中的测试

为评估这些疫苗是否有效，团队用三种棘突装饰的纳米颗粒之一对普通实验小鼠免疫，或用作为对照的空颗粒，所有疫苗都与常规佐剂一同施用。小鼠产生了高水平识别其所接种特定棘突的抗体，且这些抗体也表现出与其他两种 merbecovirus 棘突结合的一定能力。然而，当科学家检测能够实际阻止活 MERS 病毒感染细胞的中和抗体时，只有含有真实 MERS 棘突的疫苗产生了可测量的病毒阻断活性。

对真实感染的保护

接着，研究者测试了这些疫苗对疾病的保护效果。为此，他们使用了基因工程小鼠，这些小鼠表达人类版本的细胞表面蛋白（MERS 及相关病毒用来进入细胞的受体），使这些动物易感于 MERS 感染。单次接种后，小鼠经鼻腔暴露于高剂量 MERS 病毒。未接种疫苗的动物在肺和上呼吸道中发现高病毒载量。相比之下，接种基于 MERS 的纳米颗粒疫苗的小鼠在两处均未检出病毒，表明实现了完全保护。接种 NL140422 或 HKU4 棘突疫苗的小鼠仍被感染，但其肺部病毒量较对照组下降约 50 至 300 倍，显示出部分保护。这两种疫苗并未显著降低鼻腔中的病毒水平。

迈向更广谱的冠状病毒疫苗

该研究表明，携带 MERS 棘突的纳米颗粒疫苗在单剂接种后即可完全保护易感小鼠免受强烈病毒挑战；而基于相关动物病毒的疫苗即便未产生典型的病毒中和抗体，仍能减轻感染。该结果意味着免疫系统的其他分支，例如标记被感染细胞以便清除的非中和抗体或杀伤性 T 细胞，也可能发挥重要作用。尽管该工作仍处于早期动物测试阶段，且仅测量了对 MERS 本身的保护，但它勾画出一种构建“家族级”冠状病毒疫苗的策略。日常而言，这项研究使我们更接近于开发能够在未来冠状病毒暴发开始前缓和甚至阻止其扩散的疫苗。

引用: Halfmann, P.J., Lee, J.S., Wang, T. et al. Immunogenicity and protective efficacy of MERS CoV, NL140422, and HKU4 spike protein nanoparticle vaccines. npj Viruses 4, 12 (2026). https://doi.org/10.1038/s44298-026-00179-4

关键词: MERS 疫苗, 冠状病毒, 纳米颗粒疫苗, 跨物种传播病毒, 广谱保护