CN117298264A - 基于流感病毒ha蛋白和新冠病毒s蛋白的组合物和疫苗 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了基于流感病毒HA蛋白和新冠病毒S蛋白的组合物和疫苗，具体涉及针对不同的流感病毒、禽流感病毒、新冠病毒的多联多价疫苗和组合物。本公开提供了免疫原性组合物，其包括一种或多种流感病毒表面血凝素蛋白(HA蛋白)或编码其的mRNA以及一种或多种新冠病毒刺突蛋白(S蛋白)或编码其的mRNA，及其用于预防或治疗流感病毒感染和/或SARS‑CoV‑2感染相关的疾病或病症的用途。
Description
技术领域
本公开属于生物医药和疫苗技术领域，尤其涉及同时针对流感病毒HA蛋白和新冠病毒(SARS-CoV-2)S蛋白，具体为针对不同的流感病毒、禽流感病毒、新冠病毒的多联多价疫苗和组合物。
背景技术
季节性流感是全球关注的重要公共卫生问题，可在高危人群中造成严重疾病和死亡。季节性流感病毒H1N1是一种甲型流感病毒，自1918年西班牙流感大流行后在人际间传播，与H3N2、乙型流感病毒两种季节性流感病毒交替流行，不断危害人类健康。与此同时，人感染不同型别的禽流感病毒的事件也持续发生，不仅对公众健康构成了巨大威胁，而且增加了发生大规模流行传播的风险。而且，流感与新冠合并感染会增加患者的重症和死亡风险。目前新型冠状病毒奥密克戎(Omicron)变异株为全球流行的优势株，Omicron变异株不断出现新的亚型，且携带更多的突变位点。与原始株和其他值得关切的变异株相比，Omicron变异株致病性和毒性减弱，但免疫逃逸能力显著增加，传播速度更加迅速。
随着COVID-19大流行的持续和季节性流感流行的周期性发生，疫苗是预防控制病毒传播的有效手段。由于季节性流感病毒、禽流感病毒和新冠病毒都具有高度的易变性和不确定性，所以相应的疫苗中包含的病毒必须定期进行更新，以使疫苗的免疫效果达到最佳。相比于传统疫苗，mRNA疫苗研制周期短，能够快速更新迭代以针对个体化治疗。而联合型免疫策略为预防季节性流感和新冠不同变异株的感染、减少疫苗注射次数以及降低免疫不良反应提供了新思路。
发明内容
本发明提供了同时针对季节性流感病毒、禽流感病毒和新冠病毒的mRNA疫苗，其接种一次就对多种病毒产生免疫力，接种两次后对多种病毒的免疫力进一步加强。本发明的十价联合mRNA疫苗能够同时对当下流行的各种SARS-CoV-2Omicron变异株、人流感病毒和禽流感病毒提供三重保护，具有广谱的防护作用。
流感病毒颗粒呈球形，由外膜和包围于其中的核衣壳组成。外膜的外表面有两种糖蛋白突起：血凝素突起(haemagglutinin,HA)和神经氨酸酶突起(neuraminidase,NA)。在流感病毒进入宿主细胞时，HA蛋白的功能是与细胞表面的唾液酸连接,使病毒粘连在宿主表面并随着内吞作用进入宿主体内，在低pH诱导下，最终实现由膜融合前状态(pre-fusion)到膜融合后状态(post-fusion)的转变，造成病毒与宿主细胞膜的融合。在完成新病毒繁殖后，NA蛋白则负责将新病毒从宿主细胞释放，使病毒更易于粘附在宿主细胞膜上。
季节性流感病毒分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三型，其中甲型流感HA和NA容易发生突变，导致免疫原性改变，多次引起世界性大流行，因此分为多种亚型，目前甲型流感病毒HA可分为18个亚型，编号为H1～H18，NA分为11个亚型，编号为N1～N11。乙型流感HA和NA无亚型之分，目前主要包含Yamagata系或Victoria系。丙型流感病毒极少引起流行。
禽流感病毒为甲型流感病毒引起的人、禽类共患的急性传染病。由于禽流感病毒的血凝素结构等特点，其一般感染禽类，当病毒在复制过程中发生基因重配，致使结构发生改变，获得感染人的能力，才可能造成人感染禽流感疾病的发生。发现能直接感染人的禽流感病毒亚型有：H5N1、H7N1、H7N2、H7N3、H7N7、H9N2和H7N9亚型。
SARS-CoV-2与SARS-CoV和MERS-CoV同属于冠状病毒科的β-冠状病毒属。SARS-CoV-2基因组序列全长29903bp，与SARS-CoV基因序列同一性为79.5％，与MERS-CoV序列同一性为40％。SARS-CoV-2病毒颗粒的主要结构包括单股正链核酸(ssRNA)、刺突蛋白(spikeprotein，S)、膜蛋白(membrane protein，M)、包膜蛋白(envelop protein，E)和核衣壳蛋白(nucelocapsid protein，N)。与其他β-冠状病毒类似，SARS-CoV-2病毒的对细胞的吸附入侵过程主要依赖于S蛋白；在该过程中，S蛋白以同源三聚体的形式装配，其具有短的胞质尾和疏水跨膜结构域，将蛋白质锚定到膜中。
S蛋白可分为受体结合亚基S1和膜融合亚基S2，S1亚基可进一步分成信号肽区域(signal peptide，SP)、N-端区域(N-terminal domain，NTD)和受体结合域(receptorbinding domain，RBD)。S2亚基通过跨膜区锚定在膜上，它含有膜融合过程所需要的基本元件，包括：内在的膜融合肽(fusion peptide，FP)、两个7肽重复序列(heptad repeat，HR)、跨膜结构域(transmembrane domain，TM)，以及C末端的胞质结构域(cytoplasmic domain，CP)。
S蛋白从N端到C端由信号肽区域(SP)、胞外结构域(ECD)、跨膜结构域(TM)和胞质结构域(CP)组成。其中，胞外结构域可进一步分成N-端区域(NTD)、受体结合域(RBD)、一个内在的膜融合肽(FP)和两个7肽重复序列(HR1和HR2)，属于第一类病毒膜融合蛋白。S蛋白的信号肽区域对应于S蛋白的氨基酸位置1-13的区域；胞外结构域对应于S蛋白的氨基酸位置14-1213的区域；跨膜结构域对应于S蛋白的氨基酸位置1214-1237的区域；胞质结构域对应于S蛋白的氨基酸位置1238-1273的区域。S蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。在本文中，除非另有说明，否则重组S蛋白的氨基酸位置按照如SEQ ID NO.1所示的野生型S蛋白的氨基酸序列进行编号。
通过对S蛋白预融合结构进行解析，发现S1亚基的RBD结构域经历铰链类似的构象移动来隐藏或暴露受体结合的关键位点，“向下”为受体不可结合状态，“向上”为受体可结合状态，处于较为不稳定的状态。这种构象使得S蛋白能够容易地与宿主受体血管紧张素转换酶2(ACE2)结合。当RBD与受体结合后，S2亚基通过将FP插入宿主细胞膜而改变为融合后构象，HR1和HR2形成一个反平行的六螺旋束(6HB)，共同组成一个融合核心，最终导致病毒膜与细胞膜融合。使用冷冻电镜实验，在预融合构象中确定了大量的三聚体S糖蛋白结构域，预融合S蛋白上存在大量中和抗体敏感表位，而融合后构象使仅存在于预融合构象上的中和敏感表位的暴露量降至最低。因此，表达预融合稳定形式的SARS-CoV-2S三聚体蛋白，是开发安全有效的SARS-CoV-2疫苗的关键。优化的疫苗抗原将保留存在于S蛋白的预融合构象形式中的表位，并诱导能够抑制病毒融合的抗体。
如本文所用的术语“新冠原始型病毒”、“新冠野生型病毒”、“SARS-CoV-2”可互换使用，并且是指2020年1月11日首次公布了病毒基因组序列的新冠病毒的原始株。新冠原始型病毒的S蛋白(也称为野生型S蛋白)的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。新冠病毒在传播过程中不断变异，目前常见的变异株为奥密克戎型。目前，Omicron变异株共有5个亚型(BA.1、BA.2、BA.3、BA.4、BA.5)，并且已经先后演变成多种子代亚分支，例如BQ1.1、BA.2.75.2、XBB、XBB.1.5、BF.7、CH.1.1等。
新冠奥密克戎型BQ1.1病毒的S蛋白相对于野生型S蛋白包含以下突变：T19I、L24-、P25-、P26-、A27S、H69-、V70-、G142D、V213G、G339D、R346T、S371F、S373P、S375F、T376A、D405N、R408S、K417N、N440K、K444T、L452R、N460K、S477N、T478K、E484A、F486V、Q498R、N501Y、Y505H、D614G、H655Y、N679K、P681H、N764K、D796Y、Q954H和N969K；其中氨基酸位置按照如SEQ ID NO.1所示的野生型S蛋白的氨基酸序列进行编号。
新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒的S蛋白相对于野生型S蛋白包含以下突变：T19I、L24-、P25-、P26-、A27S、G142D、K147E、W152R、F157L、I210V、V213G、G257S、G339H、R346T、S371F、S373P、S375F、T376A、D405N、R408S、K417N、N440K、G446S、N460K、S477N、T478K、E484A、F486S、Q498R、N501Y、Y505H、D614G、H655Y、N679K、P681H、N764K、D796Y、Q954H、N969K和D1199N；其中氨基酸位置按照如SEQ ID NO.1所示的野生型S蛋白的氨基酸序列进行编号。
新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒的S蛋白相对于野生型S蛋白包含以下突变：T19I、L24-、P25-、P26-、A27S、V83A、G142D、Y144-、H146Q、Q183E、V213E、G252V、G339H、R346T、L368I、S371F、S373P、S375F、T376A、D405N、R408S、K417N、N440K、V445P、G446S、N460K、S477N、T478K、E484A、F486P、F490S、Q498R、N501Y、Y505H、D614G、H655Y、N679K、P681H、N764K、D796Y、Q954H和N969K；其中氨基酸位置按照如SEQ ID NO.1所示的野生型S蛋白的氨基酸序列进行编号。
如本文所用的术语“-”是指相应位置的氨基酸缺失或删除突变。例如，S蛋白包含“L24-”突变是指S蛋白在对应于野生型S蛋白的氨基酸序列编号24的位置处亮氨酸(L)缺失或删除。
在第一方面，本发明提供了免疫原性组合物，其包括一种或多种流感病毒株的血凝素蛋白(HA蛋白)或编码其的mRNA以及一种或多种新冠病毒株的刺突蛋白(S蛋白)或编码其的mRNA。
在一些实施方案中，所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白选自甲型流感病毒HA蛋白、乙型流感病毒HA蛋白、禽流感病毒HA蛋白或其任意组合。在优选的实施方案中，所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白包含甲型流感病毒HA蛋白、乙型流感病毒HA蛋白和禽流感病毒HA蛋白。
在一些实施方案中，所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白选自以下(1)-(6)中的一种或多种，优选全部六种：
(1)类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；和
(6)A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白。
在优选的实施方案中，所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白包含：
(1)类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；和
(6)A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白。
在一些实施方案中，所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白选自以下(1)-(6)中的一种或多种，优选全部六种：
(1)氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示的类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示的类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示的类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)氨基酸序列如SEQ ID NO.5所示的类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)氨基酸序列如SEQ ID NO.6所示的A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；和
(6)氨基酸序列如SEQ ID NO.7所示的A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白。
在优选实施方案中，所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白包含：
(1)氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示的类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示的类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示的类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)氨基酸序列如SEQ ID NO.5所示的类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)氨基酸序列如SEQ ID NO.6所示的A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；和
(6)氨基酸序列如SEQ ID NO.7所示的A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白。
在一些实施方案中，所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白选自以下(1)-(4)中的一种或多种，优选全部四种：
(1)新冠原始型病毒S蛋白；
(2)新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；和
(4)新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白。
在优选的实施方案中，所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白包含：
(1)新冠原始型病毒S蛋白；
(2)新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；和
(4)新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白。
在一些实施方案中，所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白相对于野生型S蛋白在胞外结构域中包括以下突变：
(1)S1/S2切割位点RRAR经突变以失去被弗林样蛋白酶和溶酶体蛋白酶切割的能力；和/或
(2)S2切割位点KR经突变以失去被弗林样蛋白酶和溶酶体蛋白酶切割的能力；和/或
(3)K986P和V987P突变；
其中，氨基酸位置按照如SEQ ID NO.1所示的野生型S蛋白的氨基酸序列进行编号。
在一些实施方案中，S蛋白的胞外结构域中的S1/S2切割位点RRAR(对应于S蛋白的氨基酸位置682-685)可以经突变以失去被蛋白酶例如弗林样(Furin-like)蛋白酶和溶酶体蛋白酶切割的能力。在一些实施方案中，所述S1/S2切割位点突变为GGSG。
在一些实施方案中，S蛋白的胞外结构域中的S2切割位点KR(对应于S蛋白的氨基酸位置814-815)经突变以失去被蛋白酶例如弗林样蛋白酶和溶酶体蛋白酶切割的能力。在一些实施方案中，所述S2切割位点KR突变为AN。
SARS-CoV-2病毒在细胞内包装过程中，S蛋白可能会被蛋白酶例如弗林样蛋白酶或溶酶体蛋白酶切割，分泌出S1亚基和S2亚基呈非融合状态的S蛋白。通过对重组S蛋白中的切割位点例如S1/S2切割位点和/或S2切割位点进行突变，可以避免重组S蛋白被蛋白酶切割，从而进一步提高其稳定性。
在一些实施方案中，S蛋白还包括K986P和V987P突变。在S蛋白的胞外结构域中引入2个脯氨酸突变K986P和V987P可以提高预融合构象的稳定性。
在一些实施方案中，S蛋白可以不包含跨膜结构域(对应于S蛋白的氨基酸位置1214-1237的区域)和/或胞质结构域(对应于S蛋白的氨基酸位置1238-1273的区域)。在一些实施方案中，S蛋白可以不包含胞质结构域。在一些实施方案中，S蛋白可以不包含跨膜结构域和胞质结构域。
在一些实施方案中，S蛋白从N端到C端由以下中的任一项组成：
i)胞外结构域；
ii)胞外结构域和跨膜结构域；
iii)胞外结构域、跨膜结构域和胞质结构域。
在一些实施方案中，S蛋白从N端到C端由以下组成：胞外结构域、任选的跨膜结构域和任选的胞质结构域。
在优选的实施方案中，重组S蛋白从N端到C端由以下组成：胞外结构域、跨膜结构域和胞质结构域。
在一些实施方案中，所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白相对于野生型S蛋白在胞外结构域中包括以下突变：
(1)S1/S2切割位点RRAR经突变以失去被弗林样蛋白酶和溶酶体蛋白酶切割的能力，优选地，S1/S2切割位点突变为GGSG；
(2)S2切割位点KR经突变以失去被弗林样蛋白酶和溶酶体蛋白酶切割的能力，优选地，S2切割位点突变为AN；和
(3)K986P和V987P突变。
在一些实施方案中，所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白选自以下(1)-(4)中的一种或多种，优选全部四种：
(1)氨基酸序列如SEQ ID NO.8所示的新冠原始型病毒S蛋白；
(2)氨基酸序列如SEQ ID NO.9所示的新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)氨基酸序列如SEQ ID NO.10所示的新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；和
(4)氨基酸序列如SEQ ID NO.11所示的新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白。
在优选的实施方案中，所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白包含：
(1)氨基酸序列如SEQ ID NO.8所示的新冠原始型病毒S蛋白；
(2)氨基酸序列如SEQ ID NO.9所示的新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)氨基酸序列如SEQ ID NO.10所示的新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；和
(4)氨基酸序列如SEQ ID NO.11所示的新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白。
在一些实施方案中，所述组合物包括选自以下(1)-(6)的全部六种的HA蛋白：
(1)类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；
(6)A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白；
和
选自以下(1)-(4)的全部四种的S蛋白：
(1)新冠原始型病毒S蛋白；
(2)新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；
(4)新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白。
在优选的实施方案中，所述组合物包括选自以下(1)-(6)的全部六种的HA蛋白：
(1)氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示的类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示的类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示的类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)氨基酸序列如SEQ ID NO.5所示的类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)氨基酸序列如SEQ ID NO.6所示的A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；
(6)氨基酸序列如SEQ ID NO.7所示的A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白；
和
选自以下(1)-(4)的全部四种的S蛋白：
(1)氨基酸序列如SEQ ID NO.8所示的新冠原始型病毒S蛋白；
(2)氨基酸序列如SEQ ID NO.9所示的新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)氨基酸序列如SEQ ID NO.10所示的新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；
(4)氨基酸序列如SEQ ID NO.11所示的新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白。
在一些实施方案中，所述mRNA从5’到3’方向包含帽结构、5’-UTR、开放阅读框(ORF)、3’-UTR和polyA尾。
在一些实施方案中，帽结构可以具有m7G5’ppp5’(2’-OMe)NpG，其中m7G为N7-甲基鸟嘌呤核苷；p为磷酸；ppp为三磷酸；2’-OMe为2’-甲氧基修饰；N为任意核苷，例如腺嘌呤核苷(A)、鸟嘌呤核苷(G)、胞嘧啶核苷(C)和尿嘧啶核苷(U)，或天然存在的其它核苷或经修饰的核苷。
在一些实施方案中，所述5’-UTR可以包含选自下组的基因的5’-UTR或其同源物、片段或变体：β-珠蛋白(HBB)基因、热休克蛋白70(Hsp70)基因、轴丝动力蛋白重链2(DNAH2)基因、17β-羟基类固醇脱氢酶4(HSD17B4)基因。例如，变体序列可以与相应基因的野生型5’-UTR序列具有至少80％，至少85％，至少90％，至少95％，至少98％，或至少99％的序列同一性。在一些实施方案中，所述5’-UTR包含衍生自17β-羟基类固醇脱氢酶4(HSD17B4)基因的5’-UTR或其同源物、片段或变体。在一些实施方案中，所述5’-UTR包含如SEQ ID NO.32所示的序列。
在一些实施方案中，所述3’-UTR可以包含选自下组的基因的3’-UTR或其同源物、片段或变体：白蛋白(ALB)基因、α-珠蛋白基因、β-珠蛋白(HBB)基因、酪氨酸羟化酶基因、热休克蛋白70(Hsp70)基因，脂氧合酶基因和胶原蛋白α基因。例如，变体序列可以与相应基因的野生型3’-UTR序列具有至少80％，至少85％，至少90％，至少95％，至少98％，或至少99％的序列同一性。在一些实施方案中，所述3’-UTR包含衍生自白蛋白(ALB)基因的3’-UTR或其同源物、片段或变体。优选地，所述3’-UTR包含如SEQ ID NO.33所示的序列。
在一些实施方案中，poly A尾的长度可以为100-200个核苷酸，例如约100个核苷酸，约110个核苷酸，约120个核苷酸，约130个核苷酸，约140个核苷酸，约150个核苷酸，约160个核苷酸，约170个核苷酸，约180个核苷酸，约190个核苷酸，或约200个核苷酸。在一些实施方案中，polyA尾的长度可以为100-150个核苷酸。在一些实施方案中，所述poly A尾的长度可以为约120个核苷酸。
在一些实施方案中，编码所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白的mRNA选自SEQ IDNO.12-17中的一种或多种，优选全部六种。在优选的实施方案中，编码所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白的mRNA包含SEQ ID NO.12-17。
在一些实施方案中，编码所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白的mRNA选自SEQ IDNO.18-21中的一种或多种，优选全部四种。在优选的实施方案中，编码所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白的mRNA包含SEQ ID NO.18-21。
在一些实施方案中，mRNA中的一个或多个核苷酸可以是经修饰的。例如，mRNA中的一个或多个核苷酸(例如所有核苷酸)可以各自独立替换为天然存在的核苷酸类似物或人工合成的核苷酸类似物。
在一些实施方案中，天然存在的核苷酸类似物选自假尿苷、2-硫尿苷、5-甲基尿苷、5-甲基胞苷和N6-甲基腺苷。在一些实施方案中，人工合成的核苷酸类似物选自N1-甲基假尿苷和5-乙炔基尿苷。
在一些实施方案中，mRNA中的一个或多个尿苷三磷酸各自独立替换为假尿苷三磷酸、2-硫尿苷三磷酸、5-甲基尿苷三磷酸、N1-甲基假尿苷三磷酸或5-乙炔基尿苷三磷酸，和/或一个或多个胞苷三磷酸替换为5-甲基胞苷三磷酸，和/或一个或多个腺苷三磷酸替换为N6-甲基腺苷三磷酸。
在一些实施方案中，mRNA中的一个或多个尿苷三磷酸各自独立替换为假尿苷三磷酸、1-甲基-假尿苷三磷酸或5-乙炔基尿苷三磷酸，和/或一个或多个胞苷三磷酸替换为5-甲基胞苷三磷酸。
在一些实施方案中，mRNA包封在载体材料中。在一些实施方案中，载体材料可以选自鱼精蛋白、脂质纳米颗粒(LNP)、高分子材料和无机纳米颗粒。在优选的实施方案中，所述载体材料是LNP。在一些实施方案中，LNP可以包含离子化脂质、聚乙二醇化脂质、胆固醇及衍生物和磷脂中的一种或多种。例如，LNP可以包含离子化脂质、聚乙二醇化脂质、胆固醇及衍生物和磷脂中的任一种，其中任意两种、任意三种或全部四种的组合。在优选的实施方案中，LNP包含8-(3-羟基丙基)(9,12-二烯基-十八烷基-1)-胺基-辛酸十七烷-9-醇酯、二硬脂酰基磷脂酰胆碱(DSPC)、1,2-二肉豆蔻酰-rac-甘油-3-甲氧基聚乙二醇2000(DMG-PEG2000)和胆固醇。
在一些实施方案中，所述免疫原性组合物包括编码选自以下(1)-(6)的全部六种的HA蛋白的mRNA：
(1)类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；
(6)A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白；
和
编码选自以下(1)-(4)的全部四种的S蛋白的mRNA：
(1)新冠原始型病毒S蛋白；
(2)新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；
(4)新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白。
在一些实施方案中，所述免疫原性组合物包括核苷酸序列如SEQ ID NO.12-17所示的编码HA蛋白的mRNA和核苷酸序列如SEQ ID NO.18-21所示的编码S蛋白的mRNA。
在一些实施方案中，所述组合物中每种蛋白或mRNA的摩尔浓度不超过其他任一种蛋白质或mRNA的摩尔浓度的3倍、2.5倍、2倍或1.5倍，或者所述组合物中每种蛋白质或mRNA的摩尔浓度基本相同。在一些实施方案中，所述组合物包含上述六种HA蛋白和上述四种S蛋白，并且每种蛋白质的摩尔浓度不超过其他任一种蛋白质的摩尔浓度的3倍、2.5倍、2倍或1.5倍，或者每种蛋白质的摩尔浓度基本相同。在一些实施方案中，所述组合物包含编码上述六种HA蛋白的mRNA和编码上述四种S蛋白的mRNA，并且每种的mRNA的摩尔浓度不超过其他任一种的mRNA的摩尔浓度的3倍、2.5倍、2倍或1.5倍，或者每种的mRNA的摩尔浓度基本相同。
在一些实施方案中，所述组合物包括选自以下(1)-(6)的全部六种的HA蛋白或编码其的mRNA：
(1)类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；
(6)A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白；
和
选自以下(1)-(4)的全部四种的S蛋白或编码其的mRNA：
(1)新冠原始型病毒S蛋白；
(2)新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；
(4)新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白；
并且所述蛋白或mRNA的摩尔比例为1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3，例如，1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5，1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2，1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5，优选1:1:1:1:1:1:1:1:1:1。在一些实施方案中，所述蛋白的摩尔比例为1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3，例如，1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5，1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2，1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5，优选1:1:1:1:1:1:1:1:1:1。在一些实施方案中，所述mRNA的摩尔比例为1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3，例如，1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5:1-2.5，1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2:1-2，1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5:1-1.5，优选1:1:1:1:1:1:1:1:1:1。
在一些实施方案中，所述组合物中每种蛋白或mRNA的摩尔比例为1:1:1:1:1:1:1:1:1:1。
在一些实施方案中，组合物可以是疫苗组合物，任选地，疫苗组合物还包含一种或多种佐剂。
如本文中使用的，术语“疫苗组合物”指诱导或改进对特定疾病的免疫的生物制剂。用疫苗组合物激发个体的免疫系统诱导免疫细胞的形成和/或增殖，该免疫细胞特异性识别由疫苗包含的化合物。所述免疫细胞的至少一部分保持存活一段时间，其可以延长至疫苗接种后10、20或30年。如果个体的免疫系统在前述时间段内遇到衍生能引发免疫应答的化合物的病原体，那么通过疫苗接种生成的免疫细胞被再活化，且相比于尚未用疫苗激发和首次遇到病原体的免疫原性化合物的个体的免疫应答，增强针对该病原体的免疫应答。
在本文中，“疫苗接种”、“免疫接种”、“免疫”或“接种”是指向受试者施用疫苗，其目的是防止受试者发展出疾病的一种或多种症状。原则上，疫苗接种包括初次疫苗接种和任选地一次或多次加强疫苗接种。初次疫苗接种或初次免疫定义为施用本文公开的组合物或单位剂量以建立保护性免疫应答的初次施用计划。加强疫苗接种或加强免疫是指在初次疫苗接种之后，例如在初次疫苗接种计划的最后一次施用后至少一周、至少2周、至少一个月、至少6个月、至少1年或甚至5或10年之后进行的施用或施用计划。加强施用试图增强或重建初次疫苗接种的免疫应答。
对本发明的组合物或疫苗组合物的免疫应答是受试者中形成对组合物中存在的抗原蛋白的体液和/或细胞免疫应答。出于本发明的目的，“体液免疫应答”指由抗体分子，包括分泌性(IgA)或IgG分子介导的免疫应答，而“细胞免疫应答”指由T-淋巴细胞和/或其它白细胞介导的免疫应答。细胞免疫的一个重要方面牵涉细胞裂解T细胞(“CTL”)的抗原特异性应答。CTL对由主要组织相容性复合物(MHC)编码并且在细胞表面上表达的蛋白质结合呈递的肽抗原具有特异性。CTL帮助诱导并促进对胞内微生物的破坏，或者此类微生物感染的细胞的裂解。细胞免疫的另一个方面牵涉辅助T细胞的抗原特异性应答。辅助T细胞作用为帮助刺激功能，并且聚焦非特异性效应细胞针对在其表面上展示与MHC分子结合的肽抗原的细胞的活性。细胞免疫应答还涉及生成由活化的T细胞和/或其它白细胞，包括那些自CD4+和CD8+T细胞衍生的细胞生成的细胞因子、趋化因子和其它此类分子。
因此，免疫应答可以是刺激CTL，和/或辅助T细胞生成或活化的应答。也可以刺激趋化因子和/或细胞因子的生成。本发明的组合物或疫苗组合物也可以引发抗体介导的免疫应答。因此，免疫应答可以包括下列一种或多种效应：B细胞的抗体(例如IgA或IgG)生成；和/或抑制物、细胞毒性或辅助T细胞和/或特异性针对疫苗中存在的蛋白的T细胞的活化。这些应答可以用来中和感染性，和/或介导抗体-补体，或抗体依赖性细胞细胞毒性(ADCC)以对经免疫个体提供保护。可以使用本领域中公知的标准免疫测定法和中和测定法测定此类应答。
如本文中使用的，术语“佐剂”指在细胞水平或体液水平增加、刺激、活化、加强或调节针对组合物的活性成分的免疫应答的试剂，例如，免疫佐剂刺激免疫系统针对实际抗原的应答但其本身没有免疫效应。这样的佐剂的实例包括但不限于无机佐剂(例如，无机金属盐例如磷酸铝或氢氧化铝)、有机佐剂(例如，皂角苷或鲨烯)、油基佐剂(如弗氏完全佐剂和弗氏不完全佐剂)、细胞因子(如IL-1β、IL-2、IL-7、IL-12、IL-18、GM-CFS和INF-γ)、颗粒状佐剂(例如，免疫刺激性复合物(ISCOMS)、脂质体或可生物降解的微球)、病毒颗粒、细菌佐剂(例如单磷酰脂质A或胞壁肽)、合成佐剂(例如，非离子型嵌段共聚物、胞壁肽类似物或合成脂质A)或合成多核苷酸佐剂(例如，多聚精氨酸或多聚赖氨酸)。优选地，佐剂选自铝佐剂(例如氢氧化铝、磷酸铝、硫酸铝、明矾)、MF59、AS03、病毒体(例如肝炎病毒病毒体和流感病毒病毒体)、AS04、热可逆水包油乳液、ISA51、弗氏佐剂、IL-12、CpG基序、甘露糖或其任意组合。
在优选的实施方案中，所述佐剂选自铝佐剂(例如氢氧化铝、磷酸铝、硫酸铝、明矾)、MF59、AS03、AS04、热可逆水包油乳液、ISA51、弗氏佐剂、IL-12、CpG基序和甘露糖。
在一些实施方案中，本发明的组合物还包含一种或多种药学上可接受的载体、赋形剂或稀释剂。
如本文所用的术语“药学上可接受的”是指在合理的医学判断的范围内适合用于与人和动物的组织接触而没有过度毒性、刺激性、变应性应答或其它问题或并发症，与合理的益处/风险比相称的载体、赋形剂或稀释剂。
用于本发明的组合物中的示例性载体包括盐水、缓冲盐水、葡萄糖和水。用于本发明的组合物中的示例性赋形剂包括填充剂、粘合剂、崩解剂、包衣剂、吸附剂、抗粘附剂、助流剂、防腐剂、抗氧化剂、调味剂、着色剂、甜味剂、溶剂、共溶剂、缓冲剂、螯合剂、粘度赋予剂、表面活性剂、稀释剂、润湿剂、载体、稀释剂、防腐剂、乳化剂、稳定剂和张力调节剂。本领域技术人员已知选择合适的赋形剂以制备本发明的组合物。通常，合适的赋形剂的选择尤其取决于所使用的活性剂、待治疗的疾病和组合物的期望剂型。
根据所采用的活性剂(如mRNA)，可将本公开的组合物制备成各种形式，如固态、液态、气态或冻干形式，特别可以是软膏剂、乳膏剂、透皮贴剂、凝胶剂、粉剂、片剂、溶液剂、气雾剂、颗粒剂、丸剂、混悬剂、乳剂、胶囊剂、糖浆剂、液体剂、酏剂、浸膏剂、酊剂或流浸膏提取物的形式，或者是特别适用于所需施用方法的形式。本发明已知的用于生产药物的过程在第22版的Remington’s Pharmaceutical Sciences(Ed.MaackPublishing Co，Easton，Pa.，2012)中显示，并可包括例如常规混合、溶解、制粒、制糖衣、研磨、乳化、包封、包埋或冻干过程。
在一些实施方案中，所述组合物还包含一种或多种另外的治疗剂。例如，所述治疗剂可以选自另外的抗原性蛋白或多肽、抗体、激素或激素类似物，和小分子药物。
在第二方面，本发明提供了用于在受试者中预防和/或治疗与流感病毒感染和/或SARS-CoV-2感染相关的疾病或病症的方法，其包括向所述受试者施用有效量的本发明第一方面的免疫原性组合物。
如本文所用的术语“预防”或“治疗”是指疾病或病症的获得或发展的风险的降低，即，使疾病的临床症状的至少一种在疾病发作之前易受疾病感染、或未暴露于致病原的受试者中不发展。例如，治疗可以包括：(i)在可能易患疾病、障碍和/或病症但尚未诊断患有所述疾病、障碍和/或病症的患者中预防所述疾病、障碍和/或病症；(ii)抑制所述疾病、障碍和/或病症，即阻止其发展；或(iii)减轻所述疾病、障碍和/或病症，即引起所述疾病、障碍和/或病症的消退。
如本文所用的术语“有效量”意指当施用到受试者用于治疗或预防疾病时足以实现这样的治疗或预防的化合物的量。“有效量”可取决于化合物、疾病及其严重度、以及待治疗的受试者的年龄、体重等改变。“治疗有效量”是指用于治疗性治疗的有效量。“预防有效量”是指用于预防性治疗的有效量。
如本文所用的术语“施用”是指使用本领域技术人员已知的任何各种方法和递送系统将药剂物理导入受试者。示例性施用途径包括静脉内、肌肉内、皮下、腹膜内、脊柱或其他肠胃外施用途径，例如通过注射或输液。
如本文中使用的，术语“受试者”、“个体”、和“患者”是本领域中公知的，并且在本文中可互换使用，指需要治疗的任何受试者，特别是哺乳动物受试者。实例包括但不限于人和其它灵长类，包括非人灵长类，诸如黑猩猩及其它猿和猴物种。
在本发明的方法的实施方案中，所述疾病或病症为甲型流感病毒、乙型流感病毒、禽流感病毒、新冠原始型病毒和新冠奥密克戎型病毒中的一种或多种感染引起的疾病或病症。在一些实施方案中，所述疾病或病症为以下中的一种或多种引起的疾病或病症：甲型流感病毒H1N1亚型、甲型流感病毒H3N2亚型、乙型流感病毒Victoria谱系、乙型流感病毒Yamagata谱系、禽流感病毒H5N1亚型、禽流感病毒H7N9亚型。在优选的实施方案中，所述疾病或病症为以下中的一种或多种引起的疾病或病症：类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒、类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒、类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)、类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)、A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒、A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒、新冠原始型病毒、新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒、新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒、新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒、新冠奥密克戎型BA.5病毒、新冠奥密克戎型BF.7病毒、A/California/04/2009(H1N1)病毒、B/Florida/4/2006病毒和rgA/Guangdong/17SF003/2016(H7N9)病毒。
在一些实施方案中，所述方法包括使用初次-加强疫苗接种方案向所述受试者施用本发明第一方面的免疫原性组合物。“初次-加强疫苗接种方案是指重复施用针对特定病毒或病毒组的本发明的免疫原性组合物或疫苗组合物。在一个实施方案中，初次-加强疫苗接种方案涉及针对特定病毒或病毒组的免疫原性组合物或疫苗组合物的至少两次施用。疫苗的第一次施用称为“初次免疫”，而同一疫苗或与第一种疫苗一样针对相同病毒或病毒组的疫苗的任何后续施用称为“加强免疫”。因此，在本发明的一个进一步的实施方案中，初次-加强疫苗接种方案涉及疫苗的一次施用以用于引发免疫应答和至少一次后续施用以用于加强该免疫应答。应理解本发明还涵盖用于加强免疫应答的2，3，4或甚至5次施用。
初次免疫和加强免疫之间的时间段为任选地1周、2周、4周、6周或8周。更具体地，其为4周或8周。如果实施超过一次加强，则在在前加强后1周、2周、4周、6周或8周施用后续加强。例如，任意两次加强之间的时间间隔为4周或8周。
在一些实施方案中，本发明的免疫原性组合物经由鼻内、肌内、皮下、皮内、胃内、口服或局部(topical)路径施用。
“鼻内施用”是将本发明的载体施用至包括肺在内的全部呼吸道的粘膜。更具体地，将组合物施用至鼻粘膜。在一个实施方案中，鼻内施用通过滴注(instillation)、喷雾或气溶胶实现。在另一个实施方案中，所述施用不涉及通过机械手段(如针)对粘膜穿孔。
术语“肌内施用”指将载体注射到个体的任意肌肉中。例示性的肌内注射是施用到三角肌、股外肌、腹臀肌(ventrogluteal)和背臀肌(dorsogluteal)区域中。
术语“皮下施用”指将载体注射到下皮中。
术语“皮内施用”指将载体注射到皮肤层间的真皮中。
术语“口服施用”指经由口将载体施用至胃系统。
“局部施用”是将载体施用至皮肤的任意部分而不用针或相当的装置穿透皮肤。载体还可以局部施用至口、鼻、生殖区和直肠的粘膜。
在一些实施方案中，免疫应答通过鼻内施用引发且该免疫应答通过至少一次肌内施用加强；免疫应答通过鼻内施用引发且该免疫应答通过至少一次皮下施用加强；免疫应答通过鼻内施用引发且该免疫应答通过至少一次皮内施用加强；免疫应答通过鼻内施用引发且该免疫应答通过至少一次胃内施用加强；免疫应答通过鼻内施用引发且该免疫应答通过至少一次口服施用加强；免疫应答通过鼻内施用引发且该免疫应答通过至少一次局部施用加强；免疫应答通过鼻内施用引发且该免疫应答通过至少一次鼻内施用加强；免疫应答通过肌内施用引发且该免疫应答通过至少一次肌内施用加强；免疫应答通过肌内施用引发且该免疫应答通过至少一次皮下施用加强；免疫应答通过肌内施用引发且该免疫应答通过至少一次皮内施用加强；免疫应答通过肌内施用引发且该免疫应答通过至少一次胃内施用加强；免疫应答通过肌内施用引发且该免疫应答通过至少一次口服施用加强；免疫应答通过肌内施用引发且该免疫应答通过至少一次局部施用加强；免疫应答通过肌内施用引发且该免疫应答通过至少一次鼻内施用加强；免疫应答通过皮下施用引发且该免疫应答通过至少一次肌内施用加强；免疫应答通过皮下施用引发且该免疫应答通过至少一次皮下施用加强；免疫应答通过皮下施用引发且该免疫应答通过至少一次皮内施用加强；免疫应答通过皮下施用引发且该免疫应答通过至少一次胃内施用加强；免疫应答通过皮下施用引发且该免疫应答通过至少一次口服施用加强；免疫应答通过皮下施用引发且该免疫应答通过至少一次局部施用加强；免疫应答通过皮下施用引发且该免疫应答通过至少一次鼻内施用加强；免疫应答通过皮内施用引发且该免疫应答通过至少一次肌内施用加强；免疫应答通过皮内施用引发且该免疫应答通过至少一次皮下施用加强；免疫应答通过皮内施用引发且该免疫应答通过至少一次皮内施用加强；免疫应答通过皮内施用引发且该免疫应答通过至少一次胃内施用加强；免疫应答通过皮内施用引发且该免疫应答通过至少一次口服施用加强；免疫应答通过皮内施用引发且该免疫应答通过至少一次局部施用加强；免疫应答通过皮内施用引发且该免疫应答通过至少一次鼻内施用加强；免疫应答通过胃内施用引发且该免疫应答通过至少一次肌内施用加强；免疫应答通过胃内施用引发且该免疫应答通过至少一次皮下施用加强；免疫应答通过胃内施用引发且该免疫应答通过至少一次皮内施用加强；免疫应答通过胃内施用引发且该免疫应答通过至少一次胃内施用加强；免疫应答通过胃内施用引发且该免疫应答通过至少一次口服施用加强；免疫应答通过胃内施用引发且该免疫应答通过至少一次局部施用加强；免疫应答通过胃内施用引发且该免疫应答通过至少一次鼻内施用加强；免疫应答通过口服施用引发且该免疫应答通过至少一次肌内施用加强；免疫应答通过口服施用引发且该免疫应答通过至少一次皮下施用加强；免疫应答通过口服施用引发且该免疫应答通过至少一次皮内施用加强；免疫应答通过口服施用引发且该免疫应答通过至少一次胃内施用加强；免疫应答通过口服施用引发且该免疫应答通过至少一次口服施用加强；免疫应答通过口服施用引发且该免疫应答通过至少一次局部施用加强；免疫应答通过口服施用引发且该免疫应答通过至少一次鼻内施用加强；免疫应答通过局部施用引发且该免疫应答通过至少一次肌内施用加强；免疫应答通过局部施用引发且该免疫应答通过至少一次皮下施用加强；免疫应答通过局部施用引发且该免疫应答通过至少一次皮内施用加强；免疫应答通过局部施用引发且该免疫应答通过至少一次胃内施用加强；免疫应答通过局部施用引发且该免疫应答通过至少一次口服施用加强；免疫应答通过局部施用引发且该免疫应答通过至少一次局部施用加强；免疫应答通过局部施用引发且该免疫应答通过至少一次鼻内施用加强。在一个实施方案中，免疫应答通过鼻内施用引发且该免疫应答通过至少一次肌内施用加强。在再一个实施方案中，免疫应答通过鼻内施用引发且该免疫应答通过至少一次鼻内施用加强。在又一个实施方案中，免疫应答通过肌内施用引发且该免疫应答通过至少一次肌内施用加强。
在第三方面，本发明提供了本发明第一方面的免疫原性组合物在制备用于在受试者中预防和/或治疗与流感病毒感染和/或SARS-CoV-2感染相关的疾病或病症的药物中的用途。
在第四方面，本发明提供了本发明第一方面的免疫原性组合物，其用于预防和/或治疗受试者中与流感病毒感染和/或SARS-CoV-2感染相关的疾病或病症。
在本发明的用途的实施方案中，所述疾病或病症为甲型流感病毒、乙型流感病毒、禽流感病毒、新冠原始型病毒和新冠奥密克戎型病毒中的一种或多种感染引起的疾病或病症。在一些实施方案中，所述疾病或病症为以下中的一种或多种引起的疾病或病症：甲型流感病毒H1N1亚型、甲型流感病毒H3N2亚型、乙型流感病毒Victoria谱系、乙型流感病毒Yamagata谱系、禽流感病毒H5N1亚型、禽流感病毒H7N9亚型。在优选的实施方案中，所述疾病或病症为以下中的一种或多种引起的疾病或病症：类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒、类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒、类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)、类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)、A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒、A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒、新冠原始型病毒、新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒、新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒、新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒、新冠奥密克戎型BA.5病毒、新冠奥密克戎型BF.7病毒、A/California/04/2009(H1N1)病毒、B/Florida/4/2006病毒和rgA/Guangdong/17SF003/2016(H7N9)病毒。
附图说明
图1显示了本发明的RBMRNA-01、RBMRNA-02、RBMRNA-03、RBMRNA-04、RBMRNA-05和RBMRNA-06表达的HA蛋白的蛋白免疫印迹结果图。
图2显示了本发明的RBMRNA-07、RBMRNA-08、RBMRNA-09和RBMRNA-10表达的重组S蛋白的蛋白免疫印迹结果图。
图3显示了接种一剂十价疫苗后小鼠血清中针对HA蛋白的IgG抗体水平结果图。
图4显示了接种一剂十价疫苗后小鼠血清中针对S蛋白的IgG抗体水平结果图。
图5显示了接种两剂十价疫苗后小鼠血清中针对HA蛋白的IgG抗体水平结果图。
图6显示了接种两剂十价疫苗后小鼠血清中针对S蛋白的IgG抗体水平结果图。
图7显示了本发明十价疫苗诱导的经不同的HA蛋白或S蛋白刺激的小鼠脾细胞分泌的细胞因子结果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施例和附图来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。以下实施例中未注明具体条件的实验方法，通过按照本领域的常规条件，例如，Sambrook和Russeii等人，分子克隆：实验室手册(第三版)(2001)，CSHL出版社中所述的条件，或按照制造商所建议的条件。除非另有说明，否则以下实施例中所用的实验材料和试剂均可商购获得。
实施例1.mRNA的制备
以类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白的序列为基础，设计DNA编码序列。在DNA编码序列的基础上增加例如5’-UTR、3’-UTR、polyA序列后，通过同源重组插入至pT7TS质粒中进行构建，形成重组载体pT7TS-2.0，获得最终的重组质粒命名为RBMRNA-01质粒。RBMRNA-01质粒包含的元件包括起始序列(SEQ ID NO.34)，T7启动子序列(SEQ IDNO.35)，5’-UTR序列(SEQ ID NO.32)，3’-UTR序列(SEQ ID NO.33)，3’端聚腺苷酸(poly A)序列，氨苄青霉素抗性基因启动子、硫酸卡那霉素抗性基因。通过这些非编码结构来调节RBMRNA-01质粒经转录得到的mRNA的稳定性、翻译效率和免疫原性。
对RBMRNA-01质粒的编码区及polyA区域进行测序，插入的目的基因测序与参考序列完全一致。RBMRNA-01质粒经体外转录后得到mRNA(命名为RBMRNA-01，序列如SEQ IDNO.12所示)，mRNA经翻译得到蛋白质(命名为RBMRNA-01蛋白质，序列如SEQ ID NO.2所示)。
参照上述方法，设计得到针对其他流感病毒HA蛋白的质粒，其经体外转录后得到相应的mRNA，mRNA经翻译得到相应的蛋白质。对于新冠病毒S蛋白，以相对于野生型S蛋白(SEQ ID NO:1)包含以下突变的各病毒株的重组S蛋白序列为基础：S1/S2切割位点RRAR突变为GGSG、S2切割位点KR突变为AN、K986P和V987P，参照上述方法设计得到相应的质粒，其经体外转录后得到相应的mRNA，mRNA经翻译得到相应的蛋白质。
表1.由不同病毒株设计得到的质粒及其编码mRNA和蛋白质
实施例2.mRNA的表达验证
参照Lipofectamine Messager MAX(ThermoFisher Scientific)的说明书，分别用5μg实施例1中得到的RBMRNA-01、RBMRNA-02、RBMRNA-03、RBMRNA-04、RBMRNA-05、RBMRNA-06、RBMRNA-07、RBMRNA-08、RBMRNA-09和RBMRNA-10转染293T细胞，未转染mRNA的细胞作为阴性对照(NC)。转染24小时后，通过蛋白免疫印迹检测HA蛋白和S蛋白的表达。使用的一抗包括：SARS-CoV-2S蛋白抗体(GeneTex，Cat#GTX632604)，Influenza A H1N1(A/California/04/2009)Hemagglutinin/HA抗体(义翘神州，Cat#11055-T62)，Influenza AH3N2 Hemagglutinin/HA抗体(义翘神州，Cat#11056-MM03)，Influenza A H5N1(A/Vietnam/1194/2004)Hemagglutinin/HA抗体(义翘神州，Cat#11062-T62)，Anti-H7N9Hemagglutinin/HA抗体(义翘神州，Cat#40103-T62)，Influenza B virus(B/Florida/4/2006)Hemagglutinin/HA抗体(义翘神州，Cat#11053-T62)，Influenza BHemagglutinin/HA抗体(义翘神州，Cat#11053-MM06)，使用羊抗兔-HRP二抗或羊抗鼠-HRP二抗进行标记。结果如图1和图2所示，10种抗原蛋白在细胞中均能显著表达。
实施例3.十价联合mRNA疫苗诱导产生的IgG抗体效价的评估
使用实施例1中的RBMRNA-01、RBMRNA-02、RBMRNA-03、RBMRNA-04、RBMRNA-05、RBMRNA-06、RBMRNA-07、RBMRNA-08、RBMRNA-09和RBMRNA-10分别制备mRNA疫苗，分别称为RBMRNA-01疫苗、RBMRNA-02疫苗、RBMRNA-03疫苗、RBMRNA-04疫苗、RBMRNA-05疫苗、RBMRNA-06疫苗、RBMRNA-07疫苗、RBMRNA-08疫苗、RBMRNA-09疫苗和RBMRNA-10疫苗。
使用包括以下组分的脂质纳米颗粒包封mRNA：8-(3-羟基丙基)(9,12-二烯基-十八烷基-1)-胺基-辛酸十七烷-9-醇酯、二硬脂酰基磷脂酰胆碱(DSPC)、1,2-二肉豆蔻酰-rac-甘油-3-甲氧基聚乙二醇2000(DMG-PEG2000)和胆固醇。制备方法包括将上述组分溶解在乙醇溶液中，通过微流控混合器将所述脂质乙醇溶液与mRNA水溶液混合得到脂质纳米颗粒，以及对混合物进行透析、超滤和微米膜过滤从而获得mRNA的LNP疫苗制剂。具体的疫苗制备方法参见例如中国专利申请号202011369776.2，其通过引用整体并入本文。
将上述十种疫苗按照mRNA摩尔比1:1混合制备十价联合mRNA疫苗(命名为十价疫苗)用于BALB/c小鼠免疫试验。免疫小鼠采用SPF级别健康的BALB/c小鼠，6～8周龄，雌性，实验根据小鼠体重均衡随机分为溶剂对照(PBS)组和免疫组，6只/组。免疫组采用50μg/只的注射剂量通过肌肉注射给予十价联合mRNA疫苗，溶剂对照组给予等体积的PBS，分别于第0天(D0)和第21天(D21)免疫2次以进行初次免疫和加强免疫。在初次免疫后的14天，收集血清，通过间接ELISA法检测血清中针对流感病毒HA蛋白的IgG抗体效价和针对新冠病毒S蛋白的IgG抗体效价，结果如图3和图4所示。在加强免疫后的14天，收集血清，通过间接ELISA法检测血清中针对流感病毒HA蛋白的IgG抗体效价和针对新冠病毒S蛋白的IgG抗体效价。结果如图5和图6所示。
结果显示，相比溶剂对照组，接种一次十价疫苗后，小鼠体内产生了针对甲型流感病毒H1N1和H3N2 HA的IgG抗体、针对禽流感病毒H5N1和H7N9 HA的IgG抗体、针对乙型Yamagata系流感病毒和乙型Victoria系流感病毒HA的IgG抗体，此外，接种十价疫苗不仅诱导体内产生针对新冠原始型以及新冠奥密克戎型BA.2.75.2、BQ.1.1、XBB.1.5变异株S蛋白的IgG抗体，还诱导产生针对新冠奥密克戎型BA.5和BF.7的交叉结合抗体(图3和4)。接种两次十价疫苗后IgG效价显著升高，效价均达到5Log10以上(图5和6)。以上结果表明，十价疫苗能诱导高水平的体液免疫应答，能激发针对季节性流感病毒、禽流感病毒以及新冠病毒的广泛免疫应答。
实施例4.十价联合mRNA疫苗诱导的Th1偏向细胞免疫应答
使用实施例3中制备的十价疫苗进行BALB/c小鼠免疫试验。免疫小鼠采用SPF级别健康的BALB/c小鼠，6～8周龄，雌性，实验根据小鼠体重均衡随机分为溶剂对照(PBS)组和免疫组，3只/组。免疫组采用50μg/只的注射剂量通过肌肉注射给予十价疫苗，溶剂对照组给予等体积的PBS，分别于第0天和第21天免疫2次以进行初次免疫和加强免疫。在加强免疫后的14天，取小鼠脾脏分离脾脏淋巴细胞，通过ELISPOT法检测Th1型细胞因子INFγ、IL2和Th2型细胞因子IL4、IL-5的水平。检测IL2和IL-5具体操作按照Mabtech Mouse IL2/IL-5ELISpotPLUS(HRP)试剂盒说明书进行，检测INFγ和IL4具体操作按照达优Mouse IFN-γ/IL4 ELISPOT试剂盒说明书进行。结果如图7所示。
ELISPOT结果显示，疫苗接种后再次用HA蛋白抗原或S蛋白抗原刺激脾脏淋巴细胞，能产生针对十种抗原的特异性细胞免疫应答。分泌Th1型细胞因子INFγ、IL2的T淋巴细胞显著多于分泌Th2型细胞因子IL4、IL5的T淋巴细胞，表明十价疫苗诱导的免疫应答为Th1型偏向的免疫应答。
实施例5.十价联合mRNA疫苗攻毒保护试验
新冠病毒攻毒保护试验
使用实施例3中制备的十价疫苗，通过TCID50实验检测小鼠肺组织病毒滴度，以评价十价疫苗对新冠病毒变异株攻毒保护效果。实验选用K18-hACE2转基因小鼠，7只/组，设置阴性对照组(A组)、攻毒对照组(B组)和疫苗组(C组)。疫苗组通过肌肉注射给予50μg/只的十价疫苗，阴性对照组和攻毒对照组给予等体积的生理盐水。在第0天(作为初次免疫)和第21天(作为加强免疫)共免疫2次。加强免疫后6周，攻毒对照组和疫苗组用新冠病毒SARS-CoV-2变异株BA.5毒株滴鼻感染hACE2转基因小鼠，感染剂量为1000TCID50/只。攻毒感染后3天和6天分别解剖3只和4只小鼠，取右肺组织通过TCID50实验来检测病毒滴度。
如表2所示，相比于阴性对照组(A组)，攻毒对照组(B组)在攻毒后3天和6天的肺组织均可检测到较高滴度的BA.5病毒，表明攻毒后病毒稳定复制，而疫苗组(C组)小鼠的肺组织均检测不到病毒。结果表明，十价疫苗能有效保护小鼠免受SARS-CoV-2BA.5变异株的感染。
表2.右肺组织病毒滴度
流感病毒攻毒保护试验
使用实施例3中制备的十价疫苗，通过TCID50实验检测小鼠肺组织病毒滴度，以评价十价疫苗对甲型和乙型流感病毒以及禽流感病毒的攻毒保护效果。实验选用BALB/c小鼠，5只/组，每种病毒攻毒保护试验均设置攻毒对照组和疫苗组。疫苗组通过肌肉注射给予50μg/只十价疫苗，攻毒对照组给予等体积的生理盐水。在第0天(作为初次免疫)和第21天(作为加强免疫)共免疫2次。于加强免疫后4周进行攻毒：甲型流感病毒攻毒保护试验攻毒对照组(5只/组)和疫苗组(5只/组)分别滴鼻感染A/California/04/2009(H1N1)病毒，感染剂量为10LD50/只；乙型流感病毒攻毒试验攻毒对照组(5只/组)和疫苗组(5只/组)分别滴鼻感染B/Florida/4/2006病毒，感染剂量为3LD50/只；禽流感病毒攻毒保护试验攻毒对照组(5只/组)和疫苗组(5只/组)分别滴鼻感染rgA/Guangdong/17SF003/2016(H7N9)病毒，感染剂量为10LD50/只。攻毒感染后3天解剖所有小鼠，取右肺组织通过TCID50实验来检测病毒滴度。
如表3所示，攻毒对照组小鼠在感染A/California/04/2009(H1N1)，B/Florida/4/2006和rgA/Guangdong/17SF003/2016(H7N9)3天后，肺组织均可检测到病毒复制，而疫苗组小鼠肺组织均检测不到病毒。结果表明，十价疫苗能有效保护小鼠免受A/California/04/2009(H1N1)、rgA/Guangdong/17SF003/2016(H7N9)和B/Florida/4/2006病毒的感染，对甲型和乙型流感病毒以及禽流感病毒具有广泛保护作用。
表3.右肺组织病毒滴度(log10 TCID50/ml)
ND表示未检测到，检测限为2.11TCID50/ml
本申请参考了各种发行的专利、公开的专利申请、期刊文章和其他出版物，将所有这些引入本申请作为参考。若任何引入的参考文献和本说明书有冲突，则以本说明书为准。此外，落入现有技术范围的本发明的任何具体实施方案可以明确地从任何一个或多个权利要求中排除。因为所述实施方案被认为是本领域技术人员已知的，它们可以被排除，即使所述排除没有在本申请中明确列出。本发明的任何具体实施方案可从任何权利要求中以任何理由排除，不管是否与现有技术的存在有关。
虽然已经参考其特定实施方案描述本发明，本领域的技术人员应当理解可以进行各种改变且可以替换等同物而不脱离本发明的真正的精神和范围。另外，可作出许多修改以使特定的情况，材料，组合物，方法，方法步骤适于本发明的目的，精神和范围。所有这些修改都旨在权利要求的范围内。
Claims (26)
1.免疫原性组合物，其包括一种或多种流感病毒株的血凝素蛋白(HA蛋白)或编码其的mRNA以及一种或多种新冠病毒株的刺突蛋白(S蛋白)或编码其的mRNA。
2.根据权利要求1所述的免疫原性组合物，其中所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白选自甲型流感病毒HA蛋白、乙型流感病毒HA蛋白和禽流感病毒HA蛋白。
3.根据权利要求2所述的免疫原性组合物，其中所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白选自以下(1)-(6)中的一种或多种，优选全部六种：
(1)类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；和
(6)A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白。
4.根据权利要求3所述的免疫原性组合物，其中所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白选自氨基酸序列如SEQ ID NO.2-7中的一种或多种，优选全部六种所示的HA蛋白。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的免疫原性组合物，其中所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白选自以下(1)-(4)中的一种或多种，优选全部四种：
(1)新冠原始型病毒S蛋白；
(2)新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；和
(4)新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白。
6.根据权利要求5所述的免疫原性组合物，其中所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白相对于野生型S蛋白在胞外结构域中包括以下突变：
S1/S2切割位点RRAR经突变以失去被弗林样蛋白酶和溶酶体蛋白酶切割的能力；
S2切割位点KR经突变以失去被弗林样蛋白酶和溶酶体蛋白酶切割的能力；和
K986P和V987P突变；
其中，氨基酸位置按照如SEQ ID NO.1所示的野生型S蛋白的氨基酸序列进行编号。
7.根据权利要求6所述的免疫原性组合物，其中所述S1/S2切割位点突变为GGSG，和/或所述S2切割位点突变为AN。
8.根据权利要求7所述的免疫原性组合物，其中所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白选自氨基酸序列如SEQ ID NO.8-11中的一种或多种，优选全部四种所示的S蛋白。
9.根据权利要求1所述的免疫原性组合物，其包括选自以下(1)-(6)的全部六种的HA蛋白：
(1)类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；
(6)A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白；
和
选自以下(1)-(4)的全部四种的S蛋白：
(1)新冠原始型病毒S蛋白；
(2)新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；
(4)新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白。
10.根据权利要求9所述的免疫原性组合物，其包括氨基酸序列如SEQ ID NO.2-7所示的HA蛋白和氨基酸序列如SEQ ID NO.8-11所示的S蛋白。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的免疫原性组合物，其中所述mRNA从5’到3’方向包含帽结构、5’-UTR、开放阅读框(ORF)、3’-UTR和polyA尾。
12.根据权利要求11所述的免疫原性组合物，其中所述5’-UTR包含衍生自17β-羟基类固醇脱氢酶4(HSD17B4)基因的5’-UTR或其同源物、片段或变体，优选地，所述5’-UTR包含如SEQ ID NO.32所示的序列；
其中所述3’-UTR包含衍生自白蛋白(ALB)基因的3’-UTR或其同源物、片段或变体，优选地，所述3’-UTR包含如SEQ ID NO.33所示的序列；和/或
其中所述polyA尾的长度为100-150个核苷酸。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的免疫原性组合物，其中编码所述一种或多种流感病毒株的HA蛋白的mRNA选自SEQ ID NO.12-17中的一种或多种，优选全部六种。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的免疫原性组合物，其中编码所述一种或多种新冠病毒株的S蛋白的mRNA选自SEQ ID NO.18-21中的一种或多种，优选全部四种。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的免疫原性组合物，其中所述mRNA中的一个或多个尿苷三磷酸各自独立替换为假尿苷三磷酸、2-硫尿苷三磷酸、5-甲基尿苷三磷酸、N1-甲基假尿苷三磷酸或5-乙炔基尿苷三磷酸，和/或一个或多个胞苷三磷酸替换为5-甲基胞苷三磷酸，和/或一个或多个腺苷三磷酸替换为N6-甲基腺苷三磷酸；优选地，所述mRNA中的一个或多个尿苷三磷酸各自独立替换为假尿苷三磷酸、1-甲基-假尿苷三磷酸或5-乙炔基尿苷三磷酸，和/或一个或多个胞苷三磷酸替换为5-甲基胞苷三磷酸。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的免疫原性组合物，其中所述mRNA包封在载体材料中。
17.根据权利要求16所述的免疫原性组合物，其中所述载体材料选自脂质纳米颗粒(LNP)、鱼精蛋白、高分子材料和无机纳米颗粒。
18.根据权利要求1所述的免疫原性组合物，其包括编码选自以下(1)-(6)的全部六种的HA蛋白的mRNA：
(1)类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；
(6)A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白；
和
编码选自以下(1)-(4)的全部四种的S蛋白的mRNA：
(1)新冠原始型病毒S蛋白；
(2)新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；
(4)新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白。
19.根据权利要求18所述的免疫原性组合物，其包括核苷酸序列如SEQ ID NO.12-17所示的编码HA蛋白的mRNA和核苷酸序列如SEQ ID NO.18-21所示的编码S蛋白的mRNA。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的免疫原性组合物，其中所述组合物中每种蛋白或mRNA的摩尔浓度不超过其他任一种蛋白质或mRNA的摩尔浓度的3倍，优选地，每种蛋白质或mRNA的摩尔浓度基本相同。
21.根据权利要求20所述的免疫原性组合物，其中所述组合物包括选自以下(1)-(6)的全部六种的HA蛋白或编码其的mRNA：
(1)类A/Wisconsin/588/2019(H1N1)pdm09病毒HA蛋白；
(2)类A/Darwin/6/2021(H3N2)病毒HA蛋白；
(3)类B/Austria/1359417/2021病毒(B/Victoria谱系)HA蛋白；
(4)类B/Phuket/3073/2013病毒(B/Yamagata谱系)HA蛋白；
(5)A/Thailand/NBL1/2006(H5N1)病毒HA蛋白；
(6)A/Anhui/DEWH72-03/2013(H7N9)病毒HA蛋白；
和
选自以下(1)-(4)的全部四种的S蛋白或编码其的mRNA：
(1)新冠原始型病毒S蛋白；
(2)新冠奥密克戎型BQ.1.1病毒S蛋白；
(3)新冠奥密克戎型BA.2.75.2病毒S蛋白；
(4)新冠奥密克戎型XBB.1.5病毒S蛋白；
并且所述蛋白或mRNA的摩尔比例为1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3:1-3。
22.根据权利要求20所述的免疫原性组合物，其中所述组合物中每种蛋白或mRNA的摩尔比例为1:1:1:1:1:1:1:1:1:1。
23.根据权利要求1-22中任一项所述的免疫原性组合物，其中所述组合物还包含佐剂。
24.根据权利要求23所述的免疫原性组合物，其中所述佐剂选自铝佐剂(例如氢氧化铝、磷酸铝、硫酸铝、明矾)、MF59、AS03、AS04、热可逆水包油乳液、ISA51、弗氏佐剂、IL-12、CpG基序和甘露糖。
25.用于在受试者中预防和/或治疗与流感病毒感染和/或SARS-CoV-2感染相关的疾病或病症的方法，其包括向所述受试者施用有效量的根据权利要求1-24中任一项所述的免疫原性组合物。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述疾病或病症为甲型流感病毒、乙型流感病毒、禽流感病毒、新冠原始型病毒和新冠奥密克戎型病毒中的一种或多种感染引起的疾病或病症。
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