病毒载体在疫苗开发中的应用
病毒载体已被用于临床前和临床试验，作为针对各种传染病的疫苗，如艾滋病毒、疟疾、埃博拉病毒，以及最近的SARS-CoV-2。
重组病毒载体用于从特定病原体中递送抗原已有40多年的历史，1972年由SV40病毒创造出第一个表达外源基因的病毒载体。自此，各种其他病毒，包括腺病毒、痘病毒、疱疹病毒、水泡性口炎病毒和慢病毒都被设计成疫苗载体，以刺激针对编码转基因产生的蛋白质的免疫反应。与传统的亚单位疫苗相比，病毒载体有几个优点，一，可引起强有力的抗体反应；二，引起对消灭病原体感染细胞至关重要的细胞反应；三，可以在不使用佐剂的情况下诱导高免疫原性和持久的免疫反应。
病毒载体可以被设计成将疫苗抗原传递到特定的细胞或组织。病毒载体疫苗可以进一步优化，以提高转基因在靶细胞中的表达，同时传递两种抗原，在重复免疫中绕过先前存在的免疫，并减少潜在的副作用。
病毒载体已被用于临床前和临床试验，作为针对各种传染病的疫苗，如
艾滋病毒、疟疾、埃博拉病毒，以及最近的SARS-CoV-2
。它们在免疫原性、安全性和有效性方面都有各自的好处和风险。我们对目前正
在临床前和临床研究中
作为疫苗平台进行测试的不同病毒载体进行总结。
腺病毒载体
是一类广泛使用的疫苗传递系统。腺病毒是一类多样的DNA病毒家族，可引起宿主的呼吸道、眼部和胃肠道上皮感染。基因组为线性双链，大小在26-45kb之间。腺病毒作为病毒载体具有相对较低的致病性、遗传安全性和缺乏与宿主基因组的整合。腺病毒载体用于疫苗开发具有强免疫原性，并且具有对不同细胞类型的有效感染以及转基因掺入能力。
由于能够诱导体液和细胞免疫应，腺病毒5型已成为许多病毒载体疫苗研究和试验中常见的腺病毒载体。然而，这种载体的使用存在腺病毒5型免疫的问题，这可能会对疫苗诱导的免疫应答产生负面影响。尽管如此，该载体仍被用于SARS-CoV-2疫苗研究。研究表明该疫苗总体上是安全的。在俄罗斯进行的另一项研究证实了腺病毒5型重组载体和腺病毒26型重组载体联合使用的SARS-CoV-2疫苗的安全性和有效性。截至2022年2月，该疫苗在紧急使用授权下使用后，获得了俄罗斯卫生部的全面批准。
在大多数个体中，腺病毒5型病毒载体已经被证实具有安全性和免疫原性，并且腺病毒5型的免疫问题促进了基于少数人或动物来源的腺病毒血清型的新腺病毒载体的发展，如腺病毒26型和黑猩猩病毒。
腺病毒26型是发展基于腺病毒载体的疫苗的理想选择，但其流行率低于腺病毒5型。已有研究证明基于腺病毒26型的载体是安全的，并且能够诱导体液和细胞介导的反应。
最近，一种基于腺病毒26型载体的抗SARS-CoV-2疫苗已被批准紧急用于抗击新冠肺炎大流行。Ad26.COV2.S疫苗是编码SARS-CoV-2刺突基因全长的重组、复制能力不强的腺病毒26型载体。尽管这种疫苗在2/3期试验中被证明是安全的，但在接种疫苗后6至15天内，60岁以下的妇女报告了几例静脉血栓和血小板减少症。此疫苗暂停使用并进行进一步研究后，因为其已知和潜在的优势超过了其风险，所以恢复该疫苗的使用，但该疫苗还没有得到食品和药物管理局的完全批准。
基于黑猩猩腺病毒血清型的腺病毒载体已被开发，并针对几种病原体进行了测试，包括狂犬病、MERS和SARS-CoV-2。此病毒载体在病毒载体疫苗中势头迅猛，针对SARS-CoV-2的ChAdOx1 nCov-19疫苗于2020年迅速进入III期临床试验，随后在几个国家获得紧急使用许可。该载体已被证明其安全性，且免疫原性表达在更广泛的年龄范围内。
尽管不同年龄组的免疫原性保持一致，但老年人对ChAdOx1 nCov-19的耐受性相较年轻人更好。该疫苗在2/3期试验中证明了其安全性，但在紧急使用授权后，在第一次疫苗接种后7-14天，34-54岁的疫苗接种者中又报告了几例静脉血栓和血小板减少病例，经分析发现这几例患者都有高水平的血小板因子4-聚阴离子复合物抗体。
腺相关病毒属于细小病毒科，属于非包膜病毒，基因组由4.8kb线性单链DNA组成。腺相关病毒载体由于其相对较低的免疫原性、高安全性、广泛的趋同性以及保持长期基因表达的倾向，是基因治疗和治疗性抗体传递的最受欢迎的选择。腺相关病毒载体是通过转染转基因、包装和辅助质粒的HEK 293T细胞产生的。
虽然腺相关病毒载体主要用于治疗眼部和肌肉疾病，但近年来，其作为疫苗载体用于治疗和预防传染性疾病，如
HIV、HPV和流感的使用率有所增加。有相关研究表明，腺相关病毒载体疫苗仅在一次剂量后就可以诱导强烈而持久的抗体反应。一般情况下，与DNA、重组蛋白、灭活病毒或病毒样颗粒等其他疫苗接种相比，腺相关病毒载体疫苗表达了更高、更持久的抗体反应。腺相关病毒载体的主要缺陷包括转基因能力有限和人类普遍存在的免疫力。
目前正在评估提高甲型肝炎病毒免疫原性和规避原有免疫的战略。重组腺相关病毒载体是被动免疫传递单抗和免疫球蛋白衍生物的首选载体，因为它们能够保持这些疗法的长期表达和高水平。
水泡性口炎病毒属于横
纹肌病毒科，是一种单链阴性RNA病毒，特征为子弹状。水泡性口炎病毒通常感染牛、马、猪和山羊，对牙龈、嘴唇、舌头、鼻子和乳房造成病变，有时伴有发烧和唾液过多，有向人类传播的可能性，最常见的是无症状感染。水泡性口炎病毒是一个有价值的疫苗平台，这要归功于其具有高滴度复制的能力，血清流行率低，并且在人类中几乎没有预先存在的免疫力。
图3 通配型水泡性口炎病毒和水泡性口炎病毒的重组病毒载体向量的示意图
基于水泡性口炎病毒的重组病毒载体已在临床前和临床试验中证明了安全性和免疫原性，以及基于水泡性口炎病毒的埃博拉疫苗最近已被批准用于人类。目前正在对水泡性口炎病毒的重组病毒载体进行评估，以开发针对其他丝状病毒的疫苗，包括苏丹病毒和本迪布焦型埃博拉病毒，以及冠状病毒，寨卡病毒和刚果出血热，此项研究结果显示出较大的希望。
整合缺陷慢病毒载体是一种很有前途的疫苗，因为其疫苗即使在单次免疫后也能诱导高强度和非常持久的免疫反应。整合缺陷慢病毒载体可以从HIV或SIV中获得。整合缺陷慢病毒载体是通过将HEK 293T细胞与所选择的转移质粒、包膜质粒和包装质粒共转染而产生的。
由于其在人类中几乎没有预先存在的免疫，因此整合缺陷慢病毒载体是一个有吸引力的递送体系，可以与水疱性口炎病毒G包膜糖蛋白血清型交换策略相结合，以降低重复注射整合缺陷慢病毒载体的抗媒介免疫。除了具有高免疫原性和诱导持久反应外，整合缺陷慢病毒载体还表现出良好的安全性和持久性。同时已有研究证明了整合缺陷慢病毒载体作为治疗性疫苗的效力，而不是严格的预防作用。这些研究证明了整合缺陷慢病毒载体作为预防和治疗疫苗的强大潜力。
痘病毒是一个复杂的囊膜病毒大家族，包括痘苗病毒和天花病毒。痘病毒有一个双链DNA基因组，其可以利用病毒聚合酶在细胞质中复制和转录。痘病毒疫苗已用于防治各种传染病，如HIV-1、结核病和疟疾。痘病毒载体携带异源基因的容量约为25kb，远大于其他载体，这促成了痘病毒载体成为针对不同病原体的多抗原疫苗的理想候选。
痘病毒载体通常在痘病毒感染的细胞中通过同源重组产生，且具有高度免疫原性，并能诱导强有力的免疫反应。由于宿主范围的限制，这些病毒载体在人体内自然缺乏复制，或者在禽细胞中通过连续传代导致复制缺陷，导致感染人类细胞所需基因的丢失。
图5 用于DNA复制的一个起始点和一个末端环两侧的痘病毒基因组示意图
异源病毒载体疫苗由编码相同或不同抗原的两种或两种以上载体的组合组成，并且可以一起接种或以初始/增强方案接种。与同源媒介疫苗接种相比，异源病毒载体疫苗免疫接种有利于诱导更高程度和更持久的免疫应答。根据异体疫苗接种中使用的病毒载体的组合，可以诱导不同类型的免疫反应。除了异源病毒载体疫苗策略外，病毒载体也被用于基于DNA或mRNA的疫苗的启动-增强策略。
近年来，基于昆虫特异性病毒的病毒载体出现。其中一些病毒属于与动物虫媒病毒病原体相关的病毒科，如Flaviviridae, Togaviridae和Phenuiviridaeare。这些昆虫特异性病毒已被改造用于生产嵌合颗粒疫苗，表达针对一系列脊椎动物感染病毒的嵌合抗原，包括Flaviviruses和Togavirus。虽然这些嵌合疫苗病毒在脊椎动物细胞中缺乏复制，但它们在昆虫细胞中可以生长到高滴度，其颗粒在抗原性和结构上与相应的野生型病毒病原体难以区分。
疫苗是抗击和根除传染病的唯一最具成本效益和最公平的方式。病毒载体已经存在了40多年，其中一部分正被用作预防传染病的疫苗。为了提高其安全性和降低反应原性，许多病毒载体已经通过基因改造，使其具有复制缺陷。复制缺陷载体在外源性启动子的控制下表达感兴趣的抗原，并且可以模拟自然感染，导致细胞因子和共刺激分子的诱导，提供强大的佐剂效应。当复制缺陷的病毒载体不能激发适当的反应时，可能需要加入佐剂来增强对编码抗原的免疫反应。
载体转导细胞的抗原表达导致免疫应答的诱导，而抗原表达的持久性往往与抗体和T细胞应答的持久性有关。抗原在载体颗粒表面或病毒粒子内部的存在也有助于诱导免疫反应。除了常见的肌肉注射诱导全身免疫的免疫途径，病毒载体疫苗也可以通过鼻腔、口服、皮内和气雾剂接种。这些替代免疫途径可以在粘膜部位诱导免疫反应，以预防或限制呼吸道或胃肠道感染。SARS-CoV-2大流行推动了病毒载体疫苗的开发，并凸显了其中一些平台的优势和局限性。这些载体还需进一步开发利用以提高反应原性、疗效和载体剂量。
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