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采取不同的措施进行猪流感疫苗接种

流感研究人员正试图刺激针对HA中各个毒株之间变化最小的部分的抗体反应。一种看起来很有希望的方法是在H1H3亚型中选择两个抗原性非常不同的毒株用于初免和随后的加强免疫接种。

星期四 10 1月 2019 (之前 2 月 15 天)
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猪流感疫苗类似于人流感疫苗,但并非完全相同

目前的猪流感病毒(SwIV)商品疫苗主要是用于肌内(IM)注射的传统灭活疫苗。此类疫苗通过诱导抗主要病毒表面蛋白血凝素(HA)的抗体起保护作用。这些中和抗体的弱点在于它们针对HA的最可变部分。故每隔几年更新一次人流感疫苗毒株,以匹配循环毒株(Dormitzer等,2011)。

猪流感病毒疫苗与人灭活疫苗有相似之处,但也存在本质区别。人疫苗通常含有不含佐剂的纯化病毒表面抗原,但大多数猪流感病毒疫苗是含有油基佐剂的全病毒制剂。与人类疫苗不同,猪流感病毒疫苗没有标准化的抗原剂量和疫苗毒株(Van ReethMa2013)。为了与欧洲和北美的猪流感病毒之间的抗原和遗传差异保持一致,每个地理区域的疫苗都是在当地生产的,并含有完全不同的毒株。欧洲市场上使用最广泛的疫苗是三价的,含有禽类H1N1,人类H1N2和猪流感病毒H3N2,从2000年左右开始与卡波姆佐剂组合使用。也经常使用油佐剂二价疫苗。它基于一种禽样猪H1N135年前分离的人类H3N2毒株。在美国,类似的疫苗包含多达3种不同猪流感病毒H1谱系的代表毒株,以及一个或2H3N2谱系。最近在两大洲推出了基于2009年甲型H1N1流感病毒的单价疫苗。

猪流感病毒疫苗株选择的复杂性

在过去十年中,猪流感病毒经历了前所未有的变化,而猪流感病毒疫苗毒株缺乏变化则成为一个重要问题。虽然几乎所有猪流感病毒都从曾经在人群中传播的病毒中获得HA,但猪流感的流行病学要比人复杂得多(Lewis等人,2016)。在不同国家,流感病毒从人类多次向猪传播,以及猪不像人类那样迁移,都促成了猪流感病毒巨大的遗传和抗原多样性。图1中针对H3N2亚型进行了说明。

Fig 1. Evolution of H3N2 influenza viruses in humans and in swine. Different shades of green
point to antigenic differences in the H3 HA; virus strains are indicated with the place
(abbreviated) and year of isolation. Human viruses were introduced into the swine population
in the early 1970s in Europe and in the mid 1990s and in 2010 in North America. This has led
to the current circulation of 3 different H3N2 SwlV clades (see boxes), one in Europe and two
in North America. The North American clades occasionally jump back into the human
population and are then designated "variant" viruses.
Fig 1. Evolution of H3N2 influenza viruses in humans and in swine. Different shades of green point to antigenic differences in the H3 HA; virus strains are indicated with the place (abbreviated) and year of isolation. Human viruses were introduced into the swine population in the early 1970s in Europe and in the mid 1990s and in 2010 in North America. This has led to the current circulation of 3 different H3N2 SwlV clades (see boxes), one in Europe and two in North America. The North American clades occasionally jump back into the human population and are then designated "variant" viruses.

1H3N2流感病毒在人和猪中的进化。

不同深浅的绿色表明H3 HA的抗原差异; 病毒株用分离地点(缩写)和年份表示。人流感病毒在20世纪70年代早期在欧洲和20世纪90年代中期以及2010年在北美引入猪群。这导致了3种不同猪流感病毒H3N2分支(见方框)的流行,一种在欧洲,另外两种在北美。北美进化枝偶尔会重新在人群中流行,然后被认为是“变异”病毒。

猪流感病毒的H1N1H1N2亚型更加多样化。在许多欧洲国家,三种H1谱系同时流行:禽样谱系、人样谱系和2009H1大流行毒株。它们的HA氨基酸序列差异高达20-25%,且其之间的血清学交叉反应性最小。此外,在不同的欧洲地区,流行的谱系和分支(谱系内亚型)不同,还有其他分支在北美和亚洲流传。

必须强调的是,与人类流感疫苗不同,许多猪流感病毒商品疫苗在特定H1H3谱系中表现出相对广泛的抗漂变变体保护作用。这可通过这些疫苗中的佐剂来解释,其增加了抗体应答的强度和交叉反应性。然而,面临的挑战是如何保护猪免受来自不同谱系和分支的多种共循环H1H3病毒的侵害。这需要包含至少5个不同H1H3猪流感病毒株的多价疫苗。适当的毒株不仅在不同的地区有所不同,而且还需要定期更新。这种多价猪流感病毒疫苗在技术和经济上都难以实现。开发能够提供更广泛、跨谱系和支系保护的疫苗将是更可取的方法。

异源初免 - 加强免疫接种可提供比匹配的多价疫苗更广泛的保护

流感研究人员正试图刺激针对HA中各个菌株之间变化最小的部分的抗体反应。传统疫苗和疫苗接种方案在很大程度上忽视了该部分的表位,因为它们是“次要的”。一种看起来很有希望的方法是在H1H3亚型中选择两种抗原性非常不同的毒株用于初免和随后的加强免疫接种。因为这些毒株在最易变的免疫显性表位中几乎不显示重叠,故抗体产生细胞将被重定向至保守的亚优势表位。我们在根特大学的研究小组已经在实验性灭活的H3N2猪流感病毒疫苗的研究中证明了这种“异源初免 - 加强免疫”方案的潜力。如图2所示,先给仔猪注射欧洲H3N2毒株,4周后注射北美H3N2毒株,反之亦然。

Fig 2. Effect of traditional and heterologous prime-boost vaccination regimens on the breadth of the anti-H3N2 antibody response. European and North American H3N2 SwIV strains are indicated by different flags. Sera collected 14 days after the second vaccination were tested against 15 antigenically distinct viruses including the vaccine strains. The numbers represent the number of viruses against which HI antibody titers were ≥ 40.
Fig 2. Effect of traditional and heterologous prime-boost vaccination regimens on the breadth of the anti-H3N2 antibody response. European and North American H3N2 SwIV strains are indicated by different flags. Sera collected 14 days after the second vaccination were tested against 15 antigenically distinct viruses including the vaccine strains. The numbers represent the number of viruses against which HI antibody titers were ≥ 40.

2.传统和异源初免 - 加强免疫接种方案对H3N2抗体应答广度的影响。用不同的标志表示欧洲和北美H3N2 猪流感病毒株。在第二次疫苗接种后14天,收集血清,并测试其针对15种抗原性不同的病毒(包括疫苗株)的抗体。数字代表HI抗体滴度≥40的病毒数。

所得的抗体与15种不同H3N2病毒株(人源和猪源)间约有80%的交叉反应,而同源初免 - 加强免疫对照组则小于40%(Van Reeth等,2017)。仅在异源初免 - 加强免疫接种后,或在两次注射这两种毒株的二价疫苗后,才发现针对这两种疫苗毒株的抗体,但前者的交叉反应程度更高。使用不同的疫苗进行首次和加强免疫接种不仅比任何现有的猪流感病毒疫苗具有更高的免疫原性,且还可以减少所需疫苗的总量。

重要的是,并非所有的抗原性不同的H3N2H1N1 猪流感病毒株组合都能很好地起作用。且疫苗毒株的使用顺序似乎对抗体反应具有显着影响。我们目前正试图推断这些观察结果的科学依据,并进一步改进H3N2以及H1N1H1N2病毒的初免 - 加强免疫方案。

从实验室到猪场

不幸的是,迄今为止尚未对不同猪流感病毒商品疫苗激发和加强免疫的效果进行研究,我们还不能推荐用于该领域的特定初免 - 加强免疫方案。猪场可自由选择该替代疫苗接种方案。单一的初免 - 加强免疫方案也不太可能适合所有日龄的猪。然而,我们确信一些特定的方案可以减轻有效猪流感病毒疫苗接种种的一些最大障碍。用不同于田间毒株和用于接种母猪的毒株对仔猪进行疫苗接种可在一定程度上避免母体抗体的抑制作用。此外,使用替代毒株重复接种母猪疫苗可能比反复使用相同毒株更具免疫原性。理想情况下,在制定疫苗接种方案时也应考虑预先存在的主动免疫。事实上,小母猪和母猪通常先前已经感染过一种或多种猪流感病毒毒株。已经证明,这种预先存在的免疫力可以增强,且在多数情况下,可扩大抗体对灭活疫苗的应答,特别是如果疫苗株与引起过往感染的毒株不同时。

定期更新疫苗毒株不仅不切实际,而且也有局限性。我们不应忘记成功疫苗接种取决于疫苗毒株匹配以外的许多因素,例如流感感染史,疫苗中的佐剂和抗原剂量(Van ReethMa2013)。这些其它因素在猪中可能比在人上更重要。

鸣谢

作者实验室中进行的流感研究得到了根特大学特别研究基金、比利时联邦卫生、食物链安全和环境公共服务局以及欧洲委员会的支持。

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