Science immunology：編碼基孔肯亞病毒中和抗體的mRNA 為免疫治療帶來新策略

基孔肯亞病毒（CHIKV）感染引起以發燒，皮疹和關節痛為特徵的急性疾病。然而，CHIKV感染有時會發展成慢性關節炎甚至是致命的疾病。CHIKV繼續在世界範圍內引起大量發病，因為其載體蚊子擴散和擴散。目前沒有可用於預防或治療CHIKV的批准疫苗或抗病毒藥物。儘管抗體療法在臨床前模型中預防或治療CHIKV疾病方面顯示出前景，但仍然存在實施此類療法的挑戰。

近日，美國田納西州納什維爾范德比爾特大學等研究團隊在Science Immunology上發表了題為A lipid-encapsulated mRNA encoding a potently neutralizing human monoclonal antibody protects against chikungunya infection的研究論文，報道了一種編碼針對CHIKV的人單克隆抗體信使RNA（mRNA）通過專有的脂質納米粒子（LNP）傳遞可以防止病毒感染。臨床前數據顯示，在非人靈長類動物的劑量範圍為0.3mg/kg至3.0mg/kg時，mRNA的處理具有良好的耐受性，具有線性劑量依賴性藥理學，這意味著mRNA劑量的增加導致血液中表達的抗體的可預測和相稱的增加；最後，在基孔肯亞病毒感染的小鼠病毒攻擊模型中，mRNA編碼的蛋白質提供針對關節炎，肌肉骨骼組織感染和死亡的保護。該研究設計了一種全新的療法，有望將編碼有效抗體的mRNA引入到動物體內，「就地」合成抗體治療疾病。

一、CHKV-24mAb的篩選

首先，研究人員分析了一位自愈患者的B細胞，並篩選獲得一系列對抗CHIKV感染的強力中和單克隆抗體，其中CHKV-24 mAb的抗感染能力最強（表1）。

表1. CHKV-特異性人類單克隆抗體的中和活性

二、CHKV-24mAb在小鼠中的預防性保護效果

隨後，研究人員利用對缺少干擾素-α/β/γ受體的AG129小鼠評估CHKV-24抗體對CHIKV的抗感染能力。AG129小鼠由於缺少干擾素-α/β/γ受體而對CHIKV具有極高的敏感性。通過小鼠的靜脈注射不同劑量（10、2、0.4 mg/kg）的單克隆抗體，在給小鼠注射致死劑量的CHIKV病毒後單克隆抗體CHKV-24的10和2mg/kg注射組小鼠全部存活，而低劑量0.4mg/kg組的小鼠出現50%的存活率（圖1），說明從人類患者中分離出的這種抗體的確具有保護小鼠抵抗CHIKV感染的作用。

圖1. CHKV-24 mAb對CHIKV的預防性效果

三、編碼CHKV-24mAb的mRNA在小鼠中的預防性保護效果

接下來，研究者們探索了編碼CHKV-24 mAb的mRNA在小鼠中對CHIKV感染是否具有保護作用。通過小鼠靜脈注射不同劑量編碼CHKV-24的mRNA（0.5、0.1、0.02 mg/kg），這些小鼠對致死劑量的病毒產生了抵抗力，且抵抗力隨著mRNA注射濃度的增加而增強。在mRNA注射最高劑量組，病毒感染21天後，小鼠的存活率100%，而對照組4天小鼠全部死亡（圖2）。

圖2. CHKV-24 mRNA對CHIKV的預防性效果

三、CHKV-24 mRNA對CHIKV引起的慢性多關節痛和多關節炎的保護作用

CHIKV感染對人類造成的死亡極為罕見，取而代之的是造成嚴重的慢性多關節痛和多關節炎。研究者同時探索了CHKV-24 mRNA對CHIKV引起的慢性多關節痛和多關節炎的保護作用。利用CHIKV誘導AG129小鼠構建關節炎和骨骼肌疾病模型。感染7天後，CHKV-24 mRNA處理小鼠相比對照組可使病毒RNA在同側腳踝減少80倍，同時減少免疫細胞浸潤和組織水腫程度。該結果表明，CKIV-24 mRNA治療對免疫缺陷小鼠中CHIKV誘發關節炎具有保護作用（圖3）。

圖3. CHKV-24 mRNA可降低臨床疾病和病毒效價

mRNA藥物被設計用於指導身體細胞產生具有治療或預防效果蛋白，並具有解決廣譜疾病的潛力。這是重要的新聞，因為目前沒有有效的療法或批准的疫苗來治療或預防CHIKV感染或疾病。

當然，mRNA免疫接種具有巨大前景的同時也面臨諸多局限，因為大量RNA的注入將激活固有免疫識別反應Toll樣受體或者RIG-I樣受體，這將會限制單克隆抗體表達的水平和持續性。總之，利用mRNA注射人體自身的機制產生對抗疾病的抗體，有望給感染性疾病以及腫瘤治療帶來新的希望。

SUMMARY

Infection with chikungunya virus (CHIKV) causesan acute illness characterized by fever, rash, and arthralgia. However, CHIKV infection can sometimes progress to chronic arthritis or even lethal disease.CHIKV continues to cause substantial morbidity worldwide as its vector mosquitoes expand and spread. There are currently no approved vaccines or antiviral drugs available for the prevention or treatment of CHIKV. Although antibody therapy has shown promise in the prevention or treatment of CHIKV disease in preclinical models, challenges remain for implementing such therapies. Here, from the B cells of a survivor of natural CHIKV infection, we isolated ultrapotent neutralizing human monoclonal antibodies (mAbs) and encoded their sequences into mRNA molecules delivered by infusion. One humanmAb, CHKV-24, was expressed to biologically significant levels in vivo after infusion of mRNAs in lipid nanoparticles in mice. We evaluated the protectivecapacity of CHKV-24 mAb immunoglobulin G protein or mRNA in mouse models ofCHIKV infection. Treatment with CHKV-24 mRNA protected mice from arthritis, muscul oskeletal tissue infection, and lethality and reduced viremia to undetectab lelevels at 2 days after inoculation. Infusion of macaques with CHKV-24 mRNA achieved a mean maximal mAb concentration of 10.1 to 35.9 micrograms permilliliter, with a half-life of 23 days, a level well above what is needed for protection in mice. Studies with CHKV-24 mRNA in macaques demonstrated adose-response effect after the first dose of mRNA and maintained levels after second dose. These preclinical data with CHKV-24 mRNA suggest that it might beuseful to prevent human disease.

1. Kose N, Fox JM, Sapparapu G, et al. A lipid-encapsulated mRNA encoding a potently neutralizing human monoclonal antibody protect sagainst chikungunya infection. Science immunology. 2019; 4.

https://immunology.sciencemag.org/content/4/35/eaaw6647

本期編輯：Annabella

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