一种mRNA多价流感疫苗及其制备方法与流程

一种mrna多价流感疫苗及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种mrna多价流感疫苗及其制备方法，属于医用配制品技术领域。


背景技术：

2.流感是由正粘病毒科的rna病毒引起的传染病，可以感染鸟类和哺乳动物。流感通常通过咳嗽或打喷嚏产生的气溶胶以及直接接触含有病毒的体液或被污染的表面传播。甲型流感病毒和b型流感病毒容易引起季节性流行。
3.目前的流感病毒疫苗主要诱导针对血凝素（病毒的主要表面糖蛋白）的免疫显性和可变头部结构域的免疫应答，但对抗原漂移或转移病毒的保护能力有限，需要开发有效的、具有广泛保护作用的疫苗。研究发现血凝素茎结构域含有中和的b细胞表位，这些表位在甲型流感病毒亚型之间都是保守的，因此它可以引发免疫细胞应答来防御外来流感攻击。
4.近年来，随着免疫学技术的不断深入和基因工程技术的迅速发展，dna重组疫苗、合成肽疫苗、mrna疫苗等新型疫苗不断涌现。其中mrna疫苗作为一种核酸疫苗，能够表达任何蛋白质，可以从基因水平上治疗几乎所有基于蛋白质的疾病。相较于其他传统疫苗和dna疫苗技术，mrna疫苗的合成不仅生产工艺简单，且价格低廉。同时这种人为设计的核酸并不会诱发人体的免疫反应，不进入细胞核，无整合到基因组的风险，相对更安全。
5.目前市面上的流感疫苗主要为三价流感疫苗或四价流感疫苗，为减毒活疫苗或灭活疫苗，通过在胚胎鸡蛋中繁殖病毒生产，其生产时间长，由于流行病毒的抗原快速进化，其疗效有限；抗原可变性介导病毒逃离宿主免疫反应，需要每年更新疫苗。
6.现有技术中还未有mrna的流感疫苗被报道。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本发明提供一种mrna多价流感疫苗及其制备方法，实现以下发明目的：能够广泛地对多种流感毒株产生交叉反应，可以治疗和预防流感病毒，且免疫和治疗效果好。
8.为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：一种mrna多价流感疫苗，所述疫苗包括重组蛋白h1n1的mrna、重组蛋白h3n2的mrna、重组蛋白h5n1的mrna、重组蛋白h6n1的mrna、重组蛋白h7n9的mrna、重组蛋白h9n2的mrna、重组蛋白h11n2的mrna、重组蛋白b-victoria的mrna、重组蛋白b-yamagata的mrna；所述疫苗中各mrna的质量浓度均为100μg/ml；所述mrna由脂质纳米粒包封；所述重组蛋白h1n1的核苷酸序列如序列表seq id no.3所示；所述重组蛋白h3n2的核苷酸序列如序列表中seq id no.4所示；所述重组蛋白h5n1的核苷酸序列如序列表seq id no.5所示；所述重组蛋白h6n1的核苷酸序列如序列表seq id no.6所示；所述重组蛋白h7n9的核苷酸序列如序列表seq id no.7所示；所述重组蛋白h9n2的核苷酸序列如序列表seq id no.8所示；所述重组蛋白h11n2的核苷酸序列如序列表seq id no.9所示；所述重组蛋白b-victoria的核
苷酸序列如序列表seq id no.10所示；所述重组蛋白b-yamagata的核苷酸序列如序列表seq id no.11所示。
9.所述mrna多价流感疫苗的制备方法，将各重组蛋白的核苷酸序列分别连接到载体上，得到重组载体，然后将重组载体进行线性化酶切，回收目的dna片段，经体外转录得到各重组蛋白的mrna，经脂质纳米粒包装后，混合得到mrna多价流感疫苗。
10.与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：（1）本发明对抗原序列进行了优化，制备的mrna多价流感疫苗能够刺激机体产生较强的免疫原性，和序列优化前制备的mrna多价流感疫苗相比，抗体滴度明显提高，攻毒实验后小鼠的存活率明显提高，小鼠肺脏病毒滴度明显降低。
11.（2）本发明制备的mrna多价流感疫苗对小鼠具有显著的交叉保护作用，可同时抵抗多种流感毒株的侵染。
附图说明
12.图1为本发明重组蛋白结构的设计图；图2为实施例3体外转录得到的mrna的电泳图；图3为不同抗原包板检测mrna多价流感疫苗免疫小鼠血清抗体效价的柱状图；图4为感染a/beijing/262/1995(h1n1)流感病毒后各组小鼠生存曲线和体重变化图；其中图4a为感染a/beijing/262/1995（h1n1）流感病毒后各组小鼠生存曲线图；图4b为感染a/beijing/262/1995（h1n1）流感病毒后各组小鼠体重变化图；图5为感染a/perth/16/2009（h3n2）流感病毒后各组小鼠生存曲线和体重变化图；其中图5a为感染a/perth/16/2009（h3n2）流感病毒后各组小鼠生存曲线图；图5b为感染a/perth/16/2009（h3n2）流感病毒后各组小鼠体重变化图；图6为感染a/anhui/1/2005（h5n1）流感病毒后各组小鼠生存曲线和体重变化图；其中图6 a为感染a/anhui/1/2005（h5n1）流感病毒后各组小鼠生存曲线图；图6b为感染a/anhui/1/2005（h5n1）流感病毒后各组小鼠体重变化图；图7为感染a/quail/hong kong/1721-30/99（h6n1）流感病毒后各组小鼠生存曲线和体重变化图；其中图7 a为感染a/quail/hong kong/1721-30/99（h6n1）流感病毒后各组小鼠生存曲线图；图7b为感染a/quail/hong kong/1721-30/99（h6n1）流感病毒后各组小鼠体重变化图；图8为感染a/anhui/01/2013（h7n9）流感病毒后各组小鼠生存曲线和体重变化图；其中图8 a为感染a/anhui/01/2013（h7n9）流感病毒后各组小鼠生存曲线图；图8b为感染a/anhui/01/2013（h7n9）流感病毒后各组小鼠体重变化图；图9为感染a/hong kong/1073/1999（h9n2）流感病毒后各组小鼠生存曲线和体重变化图；图9 a为感染a/hong kong/1073/1999（h9n2）流感病毒后各组小鼠生存曲线图；图9b为感染a/hong kong/1073/1999（h9n2）流感病毒后各组小鼠体重变化图；图10为感染a/duck/yangzhou/906/2002（h11n2）流感病毒后各组小鼠生存曲线和
体重变化图；其中图10 a为感染a/duck/yangzhou/906/2002（h11n2）流感病毒后各组小鼠生存曲线图；图10b为感染a/duck/yangzhou/906/2002（h11n2）流感病毒后各组小鼠体重变化图；图11为感染b/florida/78/2015（b/victoria）流感病毒后各组小鼠生存曲线和体重变化图；其中图11 a为感染b/florida/78/2015（b/victoria）流感病毒后各组小鼠生存曲线图；图11b为感染b/florida/78/2015（b/victoria）流感病毒后各组小鼠体重变化图；图12为感染b/wisconsin/1/2010 bx-41a（b/yamagata）流感病毒后各组小鼠生存曲线和体重变化图；其中图12 a为感染b/wisconsin/1/2010 bx-41a（b/yamagata）流感病毒后各组小鼠生存曲线图；图12b为感染b/wisconsin/1/2010 bx-41a（b/yamagata）流感病毒后各组小鼠体重变化图。
具体实施方式
13.实施例1 重组蛋白载体的构建重组蛋白结构的设计图如图1所示。
14.重组蛋白从n端到c端依次包括dc结合区（其核苷酸序列为seq id no.1）、抗原、foldon折叠蛋白（其核苷酸序列为seq id no.2）；所述抗原为h1n1、h3n2、h5n1、h6n1、h7n9、h9n2、h11n2、b-victoria或b-yamagata；不同的抗原分别重组得到对应的重组蛋白。
15.各重组蛋白的核苷酸序列如下：（1）重组蛋白h1n1的核苷酸序列（seq id no.3）（2）重组蛋白h3n2的核苷酸序列（seq id no.4）（3）重组蛋白h5n1的核苷酸序列（seq id no.5）（4）重组蛋白h6n1的核苷酸序列（seq id no.6）（5）重组蛋白h7n9的核苷酸序列（seq id no.7）（6）重组蛋白h9n2的核苷酸序列（seq id no.8）（7）重组蛋白h11n2的核苷酸序列（seq id no.9）（8）重组蛋白b-victoria的核苷酸序列（seq id no.10）（9）重组蛋白b-yamagata的核苷酸序列（seq id no.11）；按照上述各种重组蛋白的核苷酸序列，委托山东弘诺生物科技有限公司合成，将其分别连接到pvax1载体上，获得的重组载体命名为pvax1-h1、pvax1-h3、pvax1-h5、pvax1-h6、pvax1-h7、pvax1-h9、pvax1-h11、pvax1-b-victoria、pvax1-b-yamagata。按照常规实验方法对这些载体进行转化、摇菌并提取质粒，各种质粒的浓度为1.0μg/μl，得到9种pvax1重组载体。
16.本技术对h7n9、h9n2的抗原序列进行了优化，优化情况如下：h7n9抗原序列：优化前h7n9抗原的氨基酸序列是选取a/chicken/guangxi/97/2017(h7n9)（qau56257.1）中19-55位置的氨基酸和296-530位置的氨基酸，两者之间用gsa
连接；优化后h7n9抗原的氨基酸序列是在优化前h7n9抗原的氨基酸序列基础上去掉81-95位氨基酸，用gsagsa连接前后的氨基酸序列。
17.将优化前h7n9抗原的氨基酸序列翻译得到核苷酸序列，n端连接dc结合区的核苷酸序列（seq id no.1），c端连接foldon折叠蛋白的核苷酸序列（seq id no.2），得到优化前重组蛋白h7n9的核苷酸序列（seq id no.12）。
18.h9n2抗原序列：优化前h9n2抗原的氨基酸序列是选取a/quail/shanghai/8/96(h9n2)（aaq04863.1）中15-53位置的氨基酸和292-521位置的氨基酸，两者之间用gsa连接；优化后h9n2抗原的氨基酸序列是在优化前h9n2抗原的氨基酸序列基础上去掉81-95位氨基酸，用gsagsa连接前后的氨基酸序列。
19.将优化前h9n2抗原的氨基酸序列翻译得到核苷酸序列，n端连接dc结合区的核苷酸序列（seq id no.1），c端连接foldon折叠蛋白的核苷酸序列（seq id no.2），得到优化前重组蛋白h9n2的核苷酸序列（seq id no.13）。
20.按照优化前重组蛋白h7n9、优化前重组蛋白h9n2的核苷酸序列，委托山东弘诺生物科技有限公司合成，将其分别连接到pvax1载体上，获得的重组载体分别命名为pvax1-h7-优化前、pvax1-h9-优化前。按照常规实验方法对这些载体进行转化、摇菌并提取质粒，各质粒的浓度为1.0μg/μl，得到2种pvax1重组载体。
21.实施例2 重组载体线性化酶切及回收针对重组载体，选用not i限制性酶来单酶切重组pvax1载体，优化后酶切体系（共50μl）如下：10
×
buffer：5μl；noti酶：3μl；pvax1重组载体：2μl (1μg/μl)；水：40μl。
22.11种重组载体分别进行单酶切反应：在37℃水浴锅中酶切1h，迅速转入65℃水浴锅中5min，终止酶切反应。
23.在1%琼脂糖凝胶电泳鉴定，所得片段大小符合预期，切下目的片段，利用琼脂糖凝胶dna回收试剂盒对目的片段进行回收，用分光光度计测量回收的dna浓度，将dna浓度调为1μg/μl，保存于-20℃备用。
24.实施例3 体外转录mrna（ivt mrna）将实施例2得到的dna进行体外转录mrna，具体方法为根据cn113577258a专利中实施例3记载的体外转录mrna的方法，使用加帽mmessage mmachine t7 kit (ambion公司），体外转录合成5
′
加帽的mrna，同时对mrna进行3
′
端加poly(a)尾结构，获得5
′
加帽和3
′
加尾结构的mrna，调整mrna的浓度为2μg/μl。
25.将mrna置于70℃水浴锅中10min，冰上放置3min，在尿素丙烯酰胺胶中进行电泳，100v恒压电泳30min，凝胶成像仪拍照，验证mrna的大小和完整性。
26.结果如图2所示，对11种线性化的pvax1重组载体体外转录成的mrna，在尿素丙烯酰胺胶中进行电泳，所得mrna与设计的核苷酸大小相符。
27.实施例4 包装mrna的lnp（脂质纳米粒）的制备及其表征分析根据cn113577258a专利中实施例4记载的lnp的制备方法制备相应的mrna的lnp颗粒，制备的mrna的lnp颗粒分别命名为lnp-h1、lnp-h3、lnp-h5、lnp-h6、lnp-h7、lnp-h9、lnp-h11、lnp-b-victoria、lnp-b-yamagata、lnp-h7-优化前、lnp-h9-优化前、lnp-空白；部分颗粒进行表征，剩余颗粒进行透析、超离心过滤浓缩，去除未包封的mrna。
28.所述透析、超离心过滤浓缩的方法为：将mrna的lnp颗粒在pbs溶液( ph7 .4)中透析24 h，透析完得到含有lnp的溶液，使用amicon超离心过滤器浓缩至体积为1ml，过0 .22um滤膜2次，保存于-20℃备用。
29.对制备的mrna的lnp颗粒进行表征分析，包括纳米颗粒的大小、分散指数、包封率测定。
30.采用动态光散射法（dls法）对制备纳米颗粒的大小和分散指数（pdi）情况进行分析，采用quant-it
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ribogreen
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rna reagent and kit（购自invitorgen）测量纳米粒子的包封率。
31.结果如表1所示，所得mrna的lnp颗粒的包封率高达85%以上，mrna基本全部被包裹。
32.表1 纳米颗粒的表征
33.实施例5 mrna多价流感疫苗的制备及其免疫效果一、mrna多价流感疫苗的制备将lnp-h1、lnp-h3、lnp-h5、lnp-h6、lnp-h7、lnp-h9、lnp-h11、lnp-b-victoria、lnp-b-yamagata经透析、超离心过滤浓缩，去除未包封的mrna后，得到的9种mrna的lnp颗粒均用pbs溶液（购自索莱宝，货号：p1020）调整mrna浓度到1mg/ml，按照等体积比例进行混合，密封好样品，再加入同样体积的pbs溶液（购自索莱宝，货号：p1020），置于4℃缓慢摇晃16h后，使各种优化后抗原终浓度均为100μg/ml，得到mrna多价流感疫苗。
34.按照同样的方法和浓度制备优化前多价流感疫苗，具体方法为将lnp-h7-优化前替换lnp-h7，制备成h7-优化前mrna多价流感疫苗，将lnp-h9-优化前替换lnp-h9制备成h9-优化前mrna多价流感疫苗。
35.二、流感疫苗的免疫原性
（1）免疫方式及实验分组用制备的mrna多价流感疫苗为抗原，采用spf级babl/c小鼠为动物模型，注射免疫剂量50μg/0.5ml/只/次，初次免疫后14d加强一次免疫，28d采血，利用酶联免疫吸附法检测免疫小鼠血清elisa抗体效价。实验分组如表2。
36.表2 免疫小鼠实验分组
37.（2）检测采用酶联免疫吸附法(elisa法)进行检测，分别使用重组蛋白h1n1、重组蛋白h3n2、重组蛋白h5n1、重组蛋白h6n1、重组蛋白h7n9、重组蛋白h9n2、重组蛋白h11n2、重组蛋白b-victoria、重组蛋白b-yamagata包板检测mrna多价流感疫苗免疫小鼠血清elisa抗体效价（igg）。
38.（3）结果分析结果如图3和表3所示，使用本发明所制备的mrna多价流感疫苗以100μg/只的剂量经腹腔免疫接种balb/c小鼠后产生了高滴度的igg抗体。说明本发明所制备的mrna多价流感疫苗能够刺激机体产生较强的免疫原性。免疫原优化后的抗体滴度显著高于优化前的抗体滴度。优化后的免疫原在不同的多价流感疫苗之间均能产生相似的抗体滴度，表明多血清型抗原制备成联合疫苗后，各血清型之间无免疫抑制效果。
39.表3 mrna多价流感疫苗免疫小鼠的抗体效价
40.实施例6 流感毒株感染保护实验1、本实施例中使用的病毒株毒株1：h1n1人流感病毒a/beijing/262/1995毒株2：h3n2人流感病毒a/perth/16/2009毒株3：h5n1人流感病毒a/anhui/1/2005毒株4：h6n1禽流感病毒a/quail/hong kong/1721-30/99毒株5：h7n9禽流感病毒a/anhui/01/2013毒株6：h9n2禽流感病毒a/hong kong/1073/1999毒株7：h11n2禽流感病毒a/duck/yangzhou/906/2002毒株8：b/victoria人流感病毒 b/florida/78/2015毒株9：b/yamagata人流感病毒b/wisconsin/1/2010 bx-41a毒株1-3购自武汉艾美捷科技有限公司，毒株4-7由中国疾病控制中心病毒病研究所提供，毒株8-9购自atcc。
41.2、实验方法及分组根据免疫样品和攻击毒株的不同将小鼠随机分为20组，12只/组，雌雄各半。每组选取2只小鼠（一雌一雄）用于肺脏病毒滴度检测，其余10只用于生存率实验；免疫样品分别为mrna多价流感疫苗和lnp-空白组，攻击毒株为上述9种毒株，实验分组见表4。注射免疫剂量50μg/0.5ml/只/次，初次免疫后14d加强一次免疫，21d小鼠经乙醚麻醉，待小鼠进入麻醉状态，从鼻腔滴注107pfu的流感病毒，每天监测小鼠存活状况，监测期为14天。
42.取攻毒4天后的小鼠肺脏进行病毒滴度检测：取攻毒4天的小鼠，雌雄各一只，拉颈处死，无菌状态下取出肺脏，称重后与研磨钵中研磨，按照1g肺脏组织:10ml pbs的比例制
备肺组织匀浆，取出置于1.5ml ep管中，2000g离心10分钟，取上清，测pfu。
43.表4 攻毒实验分组表
44.3、结果分析（1）攻毒后14天内小鼠存活情况图4为a/beijing/262/1995(h1n1)攻毒后各组小鼠生存曲线图和体重变化图。由图4可知，攻毒后，mrna多价流感疫苗组小鼠体重基本不变，且100％存活；lnp-空白组小鼠体重持续下降，于攻毒后第12天全部死亡。
45.图5为a/perth/16/2009（h3n2）攻毒后各组小鼠生存曲线图和体重变化图。由图5可知，攻毒后，mrna多价流感疫苗组小鼠体重先降低后升高，且90％存活；lnp-空白组小鼠体重持续下降，于攻毒后第10天全部死亡。
46.图6为a/anhui/1/2005（h5n1）攻毒后各组小鼠生存曲线图和体重变化图。由图6可知，攻毒后，mrna多价流感疫苗组小鼠体重基本不变，且100％存活；lnp-空白组小鼠体重持续下降，于攻毒后第9天全部死亡。
47.图7为a/quail/hong kong/1721-30/99（h6n1）攻毒后各组小鼠生存曲线图和体重变化图。由图7可知，攻毒后，mrna多价流感疫苗组小鼠体重基本不变，且100％存活；lnp-空白组小鼠于攻毒后第7天小鼠全部死亡。
48.图8为a/anhui/01/2013（h7n9）攻毒后各组小鼠生存曲线图和体重变化图。由图8
可知，攻毒后，mrna多价流感疫苗组小鼠体重基本不变，且100％存活；h7-优化前mrna多价流感疫苗组小鼠体重基本不变，存活率为60%；lnp-空白组小鼠体重持续下降，于攻毒后第13天全部死亡。
49.图9为a/hong kong/1073/1999（h9n2）攻毒后各组小鼠生存曲线图和体重变化图。由图9可知，攻毒后，mrna多价流感疫苗组小鼠体重基本不变，且100％存活；h9-优化前mrna多价流感疫苗组小鼠体重基本不变，存活率为70%；lnp-空白组小鼠体重持续下降，于攻毒后第9天全部死亡。
50.图10为a/duck/yangzhou/906/2002（h11n2）攻毒后各组小鼠生存曲线图和体重变化图。由图10可知，攻毒后，mrna多价流感疫苗组小鼠体重先降低后升高，且90％存活；lnp-空白组小鼠体重持续下降，于攻毒后第10天全部死亡。
51.图11为b/florida/78/2015（b/victoria）攻毒后各组小鼠生存曲线图和体重变化图。由图11可知，攻毒后，mrna多价流感疫苗组小鼠体重基本不变，且100％存活；lnp-空白组小鼠体重持续下降，于攻毒后第11天全部死亡。
52.图12为b/wisconsin/1/2010 bx-41a（b/yamagata）攻毒后各组小鼠生存曲线图和体重变化图。由图12可知，攻毒后，mrna多价流感疫苗组小鼠体重下降，后期小鼠体重上升，部分小鼠无法抵抗病毒而死亡，观察期结束，小鼠存活率为70％；lnp-空白组小鼠体重持续下降，于攻毒后第9天全部死亡。
53.（2）攻毒后4天小鼠肺脏病毒滴度检测攻毒4天后小鼠肺脏病毒滴度检测结果如表5所示，mrna多价流感疫苗免疫后的小鼠体内的病毒滴度明显低于对照组，说明本发明制备的mrna多价流感疫苗对小鼠具有显著的交叉保护作用，可同时抵抗多种流感毒株的侵染。
54.表5攻毒4天后小鼠肺脏病毒滴度
。

技术特征：
1.一种mrna多价流感疫苗，其特征在于：所述疫苗包括重组蛋白h1n1的mrna、重组蛋白h3n2的mrna、重组蛋白h5n1的mrna、重组蛋白h6n1的mrna、重组蛋白h7n9的mrna、重组蛋白h9n2的mrna、重组蛋白h11n2的mrna、重组蛋白b-victoria的mrna、重组蛋白b-yamagata的mrna；所述疫苗中各mrna的质量浓度均为100μg/ml；所述mrna由脂质纳米粒包封；所述重组蛋白h1n1的核苷酸序列如序列表seq id no.3所示；所述重组蛋白h3n2的核苷酸序列如序列表中seq id no.4所示；所述重组蛋白h5n1的核苷酸序列如序列表seq id no.5所示；所述重组蛋白h6n1的核苷酸序列如序列表seq id no.6所示；所述重组蛋白h7n9的核苷酸序列如序列表seq id no.7所示；所述重组蛋白h9n2的核苷酸序列如序列表seq id no.8所示；所述重组蛋白h11n2的核苷酸序列如序列表seq id no.9所示；所述重组蛋白b-victoria的核苷酸序列如序列表seq id no.10所示；所述重组蛋白b-yamagata的核苷酸序列如序列表seq id no.11所示。2.权利要求1所述mrna多价流感疫苗的制备方法，其特征在于：将各重组蛋白的核苷酸序列分别连接到载体上，得到重组载体，然后将重组载体进行线性化酶切，回收目的dna片段，经体外转录得到各重组蛋白的mrna，经脂质纳米粒包装后，混合得到mrna多价流感疫苗。

技术总结
本发明提供一种mRNA多价流感疫苗及其制备方法，所述疫苗包括重组蛋白H1N1的mRNA、重组蛋白H3N2的mRNA、重组蛋白H5N1的mRNA、重组蛋白H6N1的mRNA、重组蛋白H7N9的mRNA、重组蛋白H9N2的mRNA、重组蛋白H11N2的mRNA、重组蛋白B-Victoria的mRNA、重组蛋白B-Yamagata的mRNA；所述疫苗中各mRNA的质量浓度均为100μg/mL；本发明对抗原序列进行了优化，制备的mRNA多价流感疫苗能够刺激机体产生较强的免疫原性，和序列优化前制备的mRNA多价流感疫苗相比，抗体滴度明显提高，攻毒实验后小鼠的存活率明显提高，小鼠肺脏病毒滴度明显降低。小鼠肺脏病毒滴度明显降低。小鼠肺脏病毒滴度明显降低。


技术研发人员：刘明录 韩庆梅 强邦明 王立新 许淼 金海锋 张传鹏 冯建海
受保护的技术使用者：山东兴瑞生物科技有限公司
技术研发日：2023.08.17
技术公布日：2023/9/23