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脊髓灰質(zhì)炎是由脊髓灰質(zhì)炎病毒（PV）引發(fā)的急性傳染病。當(dāng)前，亟待研發(fā)不使用活病毒的新一代脊灰疫苗。近日，中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心團(tuán)隊(duì)等，利用酵母重組表達(dá)系統(tǒng)，制備了1型脊髓灰質(zhì)炎病毒（PV1）熱穩(wěn)定型病毒樣顆粒（VLP）候選疫苗，通過冷凍電鏡系統(tǒng)，解析了其組裝機(jī)制及D—抗原性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。在畢赤酵母中，研究團(tuán)隊(duì)制備出PV1野生型病毒樣顆粒（wtVLP），以及基于熱穩(wěn)定突變毒株SC7的穩(wěn)定型顆粒（sVLP）。實(shí)驗(yàn)顯示，其D—抗原含量較高、熱穩(wěn)定性優(yōu)異。小鼠免疫實(shí)驗(yàn)中，1微克sVLP可誘導(dǎo)高滴度中和抗體。該酵母表達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)量高，成本優(yōu)勢與產(chǎn)業(yè)化前景顯著。團(tuán)隊(duì)運(yùn)用冷凍電鏡技術(shù)，解析了野生型與穩(wěn)定型顆粒的高分辨率三維結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示：野生型VLP呈擴(kuò)張構(gòu)象，二重軸通道開放，缺乏D—抗原性；含7個(gè)熱穩(wěn)定性突變的sVLP呈緊密構(gòu)象，二重軸通道封閉，關(guān)鍵抗原結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有序。結(jié)構(gòu)比對顯示，sVLP與已報(bào)道的SC6b D—抗原顆粒一致，在原子水平揭示了熱穩(wěn)定突變鎖定D—抗原構(gòu)象的機(jī)制，為設(shè)計(jì)高穩(wěn)定性脊灰VLP疫苗提供了依據(jù)。團(tuán)隊(duì)在免疫小鼠中篩選出特異性識別D—抗原的中和性單克隆抗體3G10。結(jié)構(gòu)分析顯示，其結(jié)合于病毒表面“峽谷”區(qū)，與VP1的BC/GH環(huán)及VP2 EF環(huán)形成氫鍵和鹽橋網(wǎng)絡(luò)。在D—抗原向C—抗原構(gòu)象轉(zhuǎn)變過程中，該表位結(jié)構(gòu)松散化破壞了抗體結(jié)合界面，使其具備高度特異性。3G10結(jié)合表位與病毒受體PVR結(jié)合位點(diǎn)高度重疊，通過空間位阻阻斷病毒—受體結(jié)合，實(shí)現(xiàn)中和作用。團(tuán)隊(duì)以此建立了以3G10為核心的雙抗體夾心檢測法，實(shí)現(xiàn)了D—抗原的精準(zhǔn)定量，為疫苗質(zhì)量控制提供了工具。該研究闡明了酵母表達(dá)脊髓灰質(zhì)炎病毒樣顆粒的組裝機(jī)制及D—抗原性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，構(gòu)建了兼具高產(chǎn)量、高穩(wěn)定性和強(qiáng)免疫原性的候選疫苗以及配套的抗原檢測體系，為新一代脊灰疫苗開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在NPJ Vaccines上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院等的支持。論文鏈接脊灰疫苗研發(fā)取得進(jìn)展