季節性流感病毒裂解疫苗在小鼠中的安全性和免疫原性研究?

鹿雙雙 榮 蓉 龐 帥 師曉萌 王昕昉 劉 哲 劉曉宇

(中國疾病預防控制中心,北京 102206)

流行性感冒(簡稱流感)是由流感病毒引起的急性呼吸道傳染病,其抗原性易變,具有高度的傳染性,每年可引起季節性流行,在學校、托幼機構和養老院等人群聚集的場所可發生暴發疫情,是嚴重危害全球公眾健康的呼吸道傳染病,歷史上曾多次引起大規模的世界性大流行[1-3]。近年來,不斷出現的新型流感病毒仍然在威脅著人類的生命安全,2009年甲型H 1N1流感病毒在全世界范圍大暴發,引起了較高的發病率及死亡率,對人類健康造成了巨大威脅[4]。根據世界衛生組織(WHO)估計,每年季節性流感可導致全球300萬～500萬重癥病例,其中29萬～65萬死亡[5]。由于治療流感至今尚無特效藥,接種流感疫苗被認為是預防和控制流感大流行的最經濟且行之有效的方法。世界衛生組織每年會根據全球流感流行情況,預測流感流行趨勢,從而推薦適合本年度流感疫苗生產的毒株,目前市場上的人用流感疫苗主要是以雞胚為生產基質制備的H1N1,H3N2和B型三價流感病毒裂解疫苗。為了驗證季節性流感病毒裂解疫苗在動物體內的安全性和免疫原性,本研究參照《中國人民共和國藥典(2015版)》第三部《生物制品》中“通則1141方法”規定[6],使用小鼠動物模型進行安全性和免疫原性評價。現將研究結果報告如下:

1 材料與方法

1.1 疫苗

華蘭生物疫苗有限公司生產的流感病毒裂解疫苗(該公司已上市銷售疫苗),注射劑型,規格為0.5 mL/支,含流感病毒株血凝素為 15μg/型。國藥準字:S20083016,生產批號:201807B009。疫苗系用WHO推薦的甲型和乙型流感病毒毒株,分別為:A/Michigan/45/2015(H1N1)pdm09類似株、A/Sigapore/INFIMH-16-0019/2016(H3N2)類似株、B/Colorado/06/2017(Victoria系)類似株。

1.2 流感病毒標準參考抗原及標準參考抗血清

標準參考抗原:A/Michigan/45/2015(H 1N1),A/Sigapore/INFIMH-16-0019/2016 ( H3N2 ),B/Colorado/06/2017;標準參考抗血清:雪貂抗A/Michigan/45/2015(H1N1)毒株血清,雪貂抗A/Sigapore/INFIMH-16-0019/2016(H 3N2)毒株血清,雪貂抗B/Colorado/06/2017毒株血清;均為國家流感中心制備并提供。

1.3 實驗動物

SPF 級雌性健康BALB/c小鼠(6～8周齡,),購自斯貝福(北京)生物技術有限公司,實驗動物生產許可證號:SCXK(京)2016-0002。所有實驗動物在接種疫苗前均未檢測出相關流感抗體。

1.4 主要試劑耗材

受體破壞酶(RDE),WHO提供;1%的火雞及豚鼠紅細胞懸液,國家流感中心制備并提供;磷酸鹽緩沖液(PBS),Gibco by life technology;96孔“V”型底微量板,CORNING。

1.5 小鼠異常毒性試驗

參照《中國藥典》三部(2015版)方法進行異常毒性檢查。BALB/c小鼠在屏障區適應性飼養3 d后,每只小鼠稱體質量,體質量符合藥典要求18～22 g。將小鼠隨機分為疫苗接種組和空白對照組,每組5只。疫苗接種組每只小鼠腹腔注射0.5 mL測試疫苗,空白對照組以相同的方式注射0.5 mL PBS。接種后連續觀察7 d,每天記錄動物的活動、飲食、體質量及精神狀況,判斷是否有不良臨床反應。

1.6 小鼠免疫原性試驗

BALB/c小鼠在屏障區適應性飼養3 d后,將小鼠隨機分為試驗組和空白對照組,每組10只。試驗組每只小鼠均肌肉注射0.1 mL測試疫苗,空白對照組每只小鼠注射0.1 mL PBS。接種后連續觀察49 d,每天記錄動物的活動、飲食及體質量情況。分別于接種后 0、14、28、35 和 49 d,采用小鼠眼眶后靜脈叢方法采血并分離血清。

1.7 血清抗體檢測

用紅細胞凝集抑制試驗(hemagglutination inhibition,HI)檢測血清中抗體水平[全國流感監測技術指南(2017年版)],用于評估免疫原性。判定標準:免疫前HI抗體效價＜1∶10,免疫后HI抗體效價≥1∶40判為陽轉;或免疫前HI抗體效價≥1∶40,免疫后HI抗體效價4倍或4倍以上增長判為陽轉[7]。

1.8 試驗設施

中國疾病預防控制中心實驗動物中心ABSL-2實驗平臺。

2 結果

2.1 小鼠接種疫苗的異常毒性試驗

空白對照組和疫苗接種組小鼠在7 d觀察期內均全部存活,小鼠外觀體征、行為活動、呼吸、糞便等均未見異常。小鼠飲食、飲水及精神狀況均正常,未見明顯的不良臨床反應。觀察期內空白對照組和疫苗接種組小鼠體質量均增加(圖1)。本試驗表明,該疫苗的安全性良好,對小鼠的生長無影響,符合《中國藥典》三部(2015版)判定標準。

圖1 小鼠異常毒性試驗的體質量變化情況注:C為空白對照組,T為疫苗接種組Fig.1 The Changes in body mass of mice in toxicity testNote:C means the negative control group,T means the test group

2.2 小鼠免疫原性試驗結果

本試驗模擬人體疫苗接種,只進行一次免疫,觀察免疫后不同時間的抗體水平。免疫接種組結果:免疫前,所有小鼠的HI抗體滴度均為檢測水平以下＜10;免疫后14 d,4只小鼠血清抗A(H 1N1)pam09陽性,2只小鼠抗 A(H3N2)陽性,所有小鼠抗 B(Victoria系)均為陰性;免疫后28 d,所有小鼠血清抗A(H1N1)pam09和 A(H3N2)抗體均陽性,B(Victoria系)抗體依然沒有明顯變化,均為陰性。免疫后35 d,小鼠血清抗體水平均繼續升高,達到峰值,抗A(H1N1)pam09和 A(H 3N2)抗體最高值達到了 1 ∶320;B(Victoria系)抗體水平明顯升高,7只小鼠抗體陽性,最高 HI滴度達到了1∶80。免疫后49 d,小鼠血清抗體仍然維持在35 d的水平。對照組的所有小鼠血清抗體在觀察期間均為檢測水平以下＜10(表1)。本試驗表明,該季節性流感病毒裂解疫苗對小鼠進行一次性免疫,即能達到良好的免疫效果。

2.3 免疫后小鼠血清H I抗體陽轉率分析

小鼠疫苗免疫后,28 d血清抗A(H1N1)pam09和A(H3N2)HI抗體陽轉率均達到了100%,此時抗B(Victoria系)抗體水平沒有變化,為0%;免疫后35 d,B(Victoria系)的抗體水平明顯上升,陽轉率達到70%。小鼠抗A(H1N1)pam09、A(H3N2)和 B(Victoria系)抗體水平均達到峰值。HI抗體陽轉率分析表明,對該疫苗進行一次接種,合格率達到了70%及以上(表2)。

表1 裂解疫苗免疫小鼠血清抗體檢測試驗結果Table 1 Results of serum antibody test in mice immunized with spilt vaccine

表2 裂解疫苗免疫小鼠血清陽轉率分析Table 2 The analysis of serum positive conversion rate in mice immunized with spilt vaccine

3 討論

3.1 疫苗免疫是必要的

流感的發生是因機體在遭受流感病毒感染后所引起的一種急性呼吸道感染癥狀,特點是“突然暴發,迅速蔓延,發病率高,并發癥重”,嚴重危害人群健康。由于流感病毒基因多變和宿主多樣的生物學特性,不斷出現新的變異毒株,因此可在人群中廣泛傳播,造成反復感染和發病[8]。流感流行在人群中導致較重的健康和經濟負擔,不同人群的流感疾病負擔差異較大,嬰幼兒、老年人和慢性基礎疾病患者等高危人群,患流感后出現嚴重疾病和死亡的風險較高。有報道表明,老年人和慢性疾病流感患者常引起肺炎、心肌炎、中耳炎及腦炎并發癥,老年流感患者的死亡率可高達7%[9]。在流感大流行期間,兒童受襲擊的可能性最大,大量研究表明,流感是導致兒童就診和住院的重要原因。據估計,每年約有10%～15%的兒童因流感感染而需就診[10],尤其是＜1歲嬰兒就診率最高[11]。

中國是被世界公認為流感的高發地區,因此國內流感流行動態已引起WHO和世界各國的矚目。我國A型流感呈多樣化的空間模式和季節性特征:北緯33°以北的北方省份,呈冬季流行模式;北緯27°以南的最南方省份,呈夏季流行模式;而兩者之間的中緯度地區,每年1～2月和 6～8月的雙周期高峰。B型流感在我國大部分地區呈單一冬季高發[12]。在中國北方城市和南方城市,流感相關呼吸和循環系統疾病超額死亡率年均分別為12.4例/10萬人和8.8例/10萬人[13],至目前為止,還未找到理想的防治流感的藥物,流感疫苗的免疫接種仍為當今防治流感疾病發生和流行最有效的一種手段,每年接種流感疫苗可以顯著降低接種者罹患流感和發生嚴重并發癥的風險。藥物預防不能代替疫苗接種,只能作為沒有接種疫苗或接種疫苗后尚未獲得免疫能力的重癥流感高危人群的緊急臨時預防措施。

3.2 疫苗是安全的

目前,流感滅活裂解疫苗是目前全世界最為廣泛使用的流感疫苗,在國內外經過多年的臨床驗證,已證明具有較好的安全性。我國市場上最多的為三價流感病毒裂解疫苗,流感裂解疫苗可降低全病毒滅活疫苗的接種不良反應,并保持相對較高的免疫原性,不僅接種保護效果好,而且臨床不良反應極少,適合各年齡段的人群接種[14]。本次觀察結果顯示,大劑量腹腔注射接種該批次疫苗,小鼠飲食、飲水及精神狀況均正常;疫苗接種后小鼠體質量穩定增長,說明疫苗對小鼠生長無影響。動物試驗結果提示,本試驗使用的該批次疫苗,異常毒性檢查結果符合《中國藥典》三部(2015版)相關規定,表明該批次流感病毒裂解疫苗是安全和可靠的,可以放心接種。

3.3 疫苗是有效的

流感疫苗免疫原性的評價指標主要為病毒株特異性HI抗體水平和血清抗體陽轉率,根據歐盟藥品評價局和美國食品藥品管理局的標準要求流感疫苗接種后:(1)HI抗體≥1 ∶40;(2)血清陽轉率,即免疫接種前HI抗體＜1 ∶10,免疫后HI抗體≥1 ∶40,或免疫接種前HI抗體≥1∶10,免疫接種后HI抗體幾何平均滴度(geometric mean titers,GMT)增長4倍及以上。小鼠免疫原性試驗結果表明,免疫后28 d,所有小鼠血清抗 A(H1N1)pam09和 A(H3N2)抗體均陽性(HI滴度為 40～160),抗體陽轉率達到了100%;到35 d,B(Victoria系)的抗體陽轉率也達到了70%,提示該三價流感裂解疫苗具有較好的免疫原性,免疫接種小鼠是有效的。

綜上所述,本研究使用的流感季節性裂解疫苗免疫小鼠,通過大劑量安全試驗,未見小鼠有不良臨床反應及疫苗副反應,對生長無影響,說明疫苗安全性較好;效力試驗表明,免疫后 28 d,A(H 1N1)pam09和A(H3N2)抗體合格率均可達到100%,免疫后35d,B(Victoria系)的抗體合格率均可達到70%,提示疫苗保護效果較好。Essen等[15]曾對50個發達國家和發展中國家進行了流感疫苗使用概況的統計分析,結果發現全世界67%的流感疫苗被用于北美、西歐、澳大利亞、新西蘭等發達國家,而占世界人口絕大多數的發展中國家僅使用了33%的疫苗。目前我國每年接種流感疫苗約600萬人份,按城鎮人口估算接種率為10‰,接種率非常低,尚未形成有效的流感免疫屏障。因此,減少感染流感的機會,防止流感大流行緊急事件的發生,普及流感疫苗的接種,積極推廣流感疫苗接種是十分必要的。