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Nature Communications | SARS-CoV-2 JN.1和KP.2疫苗株的免疫学与生物物理特性分析

Nature Communications | SARS-CoV-2 JN.1和KP.2疫苗株的免疫学与生物物理特性分析
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该研究揭示了BNT162b2 JN.1和KP.2适应性疫苗株的结构特征与免疫原性,发现其相较于XBB.1.5疫苗对JN.1亚谱系具有更强的中和抗体反应,为2024-25年疫苗配方更新提供科学依据。

 

文献概述
本文《Immunologic and biophysical features of the BNT162b2 JN.1 and KP.2 adapted COVID-19 vaccines》发表于《Nature Communications》杂志,回顾并总结了SARS-CoV-2病毒JN.1和KP.2变异株疫苗的结构特征、关键氨基酸替换的免疫逃逸机制及其在小鼠模型中引发的中和抗体与T细胞反应。文章重点分析了JN.1和KP.2疫苗在生物物理稳定性、ACE2受体结合增强以及其与早期疫苗株(如XBB.1.5)的抗原漂移关系,为下一代mRNA疫苗的适应性更新提供了实验支持。

背景知识
SARS-CoV-2持续进化,导致抗原漂移和免疫逃逸,使原有疫苗效力减弱。JN.1和KP.2变异株在2023–2024年冬季成为主要流行株,其受体结合域(RBD)中出现多个关键突变(如F456L、R346T),可能影响疫苗诱导的中和抗体反应。研究采用结构生物学和小鼠模型,系统分析JN.1和KP.2疫苗编码的刺突蛋白的构象变化、受体结合能力及免疫原性。这些分析对理解抗原漂移、优化疫苗设计具有重要意义。当前全球正从XBB.1.5疫苗向JN.1/KP.2适应性疫苗过渡,因此对新疫苗株的免疫原性评估有助于指导未来疫苗更新策略。

 

赛业生物提供疫苗研发相关的基因敲除、人源化及免疫缺陷小鼠模型,用于病毒疫苗与免疫治疗研究。我们的小鼠模型支持抗原呈递、T细胞激活、中和抗体效价评估等研究,适用于传染病疫苗、肿瘤免疫治疗、自身免疫疾病等多个方向。

 

研究方法与实验
研究人员在小鼠模型中评估了JN.1和KP.2适应性疫苗与XBB.1.5疫苗的免疫反应,包括中和抗体滴度(GMT)和T细胞应答。通过液相色谱-质谱(LC-MS)分析S蛋白的N-连接糖基化位点,利用冷冻电镜(cryo-EM)解析JN.1和KP.2疫苗编码的刺突蛋白构象变化,并与ACE2结合能力进行比较。此外,通过多肽池刺激实验,评估CD4+和CD8+ T细胞反应的交叉反应性。

关键结论与观点

  • JN.1和KP.2疫苗编码的刺突蛋白热稳定性显著低于原始毒株和XBB.1.5疫苗,但ACE2受体结合能力增强。
  • 两种疫苗在小鼠中引发的中和抗体滴度显著高于XBB.1.5疫苗,尤其针对JN.1及其衍生亚谱系(如KP.3.1.1、XEC)。
  • 在疫苗经历小鼠中,JN.1和KP.2疫苗作为第4或第5剂次,均能有效提升交叉保护性中和抗体反应。
  • CD4+和CD8+ T细胞反应在三种疫苗之间保持高度保守,提示适应性疫苗仍能有效激活T细胞介导的免疫记忆。
  • 抗原图谱分析显示,JN.1与XBB.1.5之间存在显著的抗原漂移,而JN.1与KP.2之间抗原相似性较高,支持其作为更新疫苗的合理性。

研究意义与展望
该研究为2024–2025年疫苗配方更新提供了结构与免疫学依据,支持JN.1和KP.2疫苗作为下一代mRNA疫苗的适应性选择。未来研究可进一步评估这些疫苗在人类中的真实世界效力,以及是否能在更长的时间跨度内维持交叉保护效果,尤其是在面对新出现的抗原漂移株时。此外,针对RBD区域的结构变化与糖基化修饰的分析,为设计广谱中和抗体疫苗提供分子基础,有助于开发更有效的泛-Omicron疫苗。

 

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结语
本研究系统解析了BNT162b2 JN.1和KP.2适应性疫苗的结构与免疫原性,发现其在小鼠模型中能显著增强对JN.1及其亚谱系的中和抗体反应,同时维持T细胞反应的广谱性。这些结果支持将JN.1或KP.2疫苗纳入2024–2025年配方,以应对当前主导的病毒谱系。研究还揭示了刺突蛋白结构变化如何影响疫苗性能,包括RBD构象、ACE2结合增强及糖基化位点的获得,这些结构特征可能与免疫逃逸和病毒适应性相关。未来疫苗设计应综合考虑抗原漂移与结构稳定性,以提升疫苗广谱保护力。

 

文献来源:
Wei Chen, Kristin R Tompkins, Ian W Windsor, Kena A Swanson, and Kayvon Modjarrad. Immunologic and biophysical features of the BNT162b2 JN.1 and KP.2 adapted COVID-19 vaccines. Nature Communications.
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