中東呼吸器症候群コロナウイルスの全長スパイクタンパク質を発現する組換えアデノウイルスベースのワクチンを使用した鼻腔内免疫によって誘発される優れた免疫応答

中東呼吸器症候群コロナウイルス（MERS-COV）は、嘔吐、下痢、腎不全だけでなく、急性および重度の下呼吸疾患を引き起こします。認可されたMERS-COVワクチンは現在利用できないため、予防策と治療手段は緊急に必要です。細胞受容体ジペプチジルペプチダーゼ4（DPP4）に結合するMERS-COVの表面スパイク糖タンパク質は、MERS-COVワクチン開発の主要な標的と見なされます。ここでは、MERS-COV S1サブユニットと全長スパイクタンパク質（RAD/スパイク）のN末端ドメイン（RAD/NTD）および受容体結合ドメイン（RAD/RBD）を発現する組換え複製欠損アデノウイルスベースのワクチンを設計しました。鼻腔内経路を介した候補ワクチンによる免疫がS1特異的IgG抗体を誘発し、MERSスパイク偽型ウイルスに対する中和抗体を誘導することがわかりました。特に、Rad/Spikeは、3つの候補ワクチンの中で最も中和抗体力価が最も高く、サイトカイン誘発性T細胞応答を誘発しました。異なる投与経路によって誘発される免疫応答を比較するために、RAD/スパイクは、鼻腔内、舌下、または筋肉内経路を介して投与されました。これらのすべての投与ルートは、血清に中和効果を示しました。気管支肺胞洗浄液におけるMERS-COV特異的中和IgA抗体は、鼻腔内および舌下投与によってのみ誘導されましたが、筋肉内投与によっては誘発されませんでした。Rad/Spikeを使用した鼻腔内投与は、気道および肺実質に常駐メモリCD8 T細胞も作成しました。まとめると、我々の結果は、体液性と細胞の両方の免疫応答がRAD/スパイク投与によって高度に誘導されることを示し、RAD/スパイクがMERS-COV感染に対する保護を与える可能性があることを示唆しています。

Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) causes an acute and severe lower respiratory illness as well as vomiting, diarrhea, and renal failure. Because no licensed MERS-CoV vaccines are currently available, preventive and therapeutic measures are urgently needed. The surface spike (S) glycoprotein of MERS-CoV, which binds to the cellular receptor dipeptidyl peptidase 4 (DPP4), is considered as a major target for MERS-CoV vaccine development. Here, we designed recombinant replication-deficient adenovirus-based vaccines expressing the N-terminal domain (rAd/NTD) and receptor-binding domain (rAd/RBD) of the MERS-CoV S1 subunit and full-length Spike protein (rAd/Spike). We found that immunization with candidate vaccines via intranasal route induced S1-specific IgG antibodies and neutralizing antibodies against MERS spike pseudotyped virus. Especially, rAd/Spike induced the highest neutralizing antibody titer and the strongest cytokine-induced T cell responses among the three candidate vaccines. To compare the immune responses induced by different administration routes, rAd/Spike was administered via intranasal, sublingual, or intramuscular route. All these administration routes exhibited neutralizing effects in the serum. MERS-CoV-specific neutralizing IgA antibodies in the bronchoalveolar lavage fluid were only induced by intranasal and sublingual administration but not by intramuscular administration. Intranasal administration with rAd/Spike also created resident memory CD8 T cells in the airway and lung parenchyma. Taken together, our results showed that both the humoral and cellular immune responses are highly induced by rAd/Spike administration, suggesting that rAd/Spike may confer protection against MERS-CoV infection.