Development of Recombinant Adenovirus-Vectored Vaccine Expressing Head-Only Fusion Glycoprotein of Respiratory Syncytial Virus

Abstract

Respiratory syncytial virus (RSV) is an enveloped single-stranded RNA virus and mainly causes lower respiratory infections in human infants and the elderly. None of licensed vaccine for RSV and most vaccine candidates target the surface proteins of RSV such as Fusion glycoprotein (F) or attachment Glycoprotein (G). In this study, we generated recombinant replication-deficient adenovirus vectored vaccine expressing the head-only design of F protein of RSV (rAd/F21). F21 protein was constructed to maintain the pre-fusion form, which is the major target of neutralizing antibodies. Balb/c mice were immunized intranasally with rAd/F21 and subsequently challenged with RSV A2 virus. Our results show that mice given intranasal immunization with rAd/F21 induced high level of pre-fusion glycoprotein-specific mucosal IgA and systemic IgG. Phenotypic analysis of lung CD8+ T cells indicate that higher frequency of F epitope-specific CD8+ T cells and lung-resident memory T cells (TRM) were recruited to lung parenchyma. Also, compared to rAd/mock immune group, rAd/F21 vaccinated group was provided complete protection against RSV infection. And RSV F-specific mucosal IgA & resident memory CD8+ T cells (TRM) in the lung are induced by intranasal (I.N.) administration, but not by intramuscular (I.M.) administration. Combined with the less immunopathology of I.N. group, mucosal IgA and lung TRM would be more important factors than serum IgG for protection against RSV infection. Therefore, the recombinant adenovirus vectored head-only fusion glycoprotein could be a potential vaccine candidate and the nasal route of vaccine administration would be a suitable strategy for protection against RSV infection.;호흡기 세포융합 바이러스(RSV)는 음성 단일가닥 RNA 바이러스로 분류되며, 주로 영유아나 노인에게 하기도감염을 일으키는 호흡기 바이러스이다. 현재 공인된 RSV 백신은 존재하지 않으며, 1960년대에 일시적으로 사용했던 Formalin inactivated RSV vaccine (FI-RSV)과 RSV 표면 단백질인 fusion 당단백질(glycoprotein) 혹은 attachment 당단백질을 이용한 백신 후보물질들만 알려져 있다. 본 실험에서는, RSV 바이러스의 Head-only fusion glycoprotein을 발현하는 재조합 복제불능 아데노바이러스 백신(rAd/F21)을 제조하였다. Balb/c mouse에 rAd/F21 백신을 면역화 시킨 뒤 RSV A2 virus로 감염시킨 실험에서, 비강내로 rAd/F21 백신을 면역화 시킨 마우스 집단은 바이러스 감염에 대해 충분한 방어 능력을 보였다. 이러한 방어 능력은 fusion 당단백질 특이적인 혈액 내 IgG와 점막성 IgA 생성과 관련이 있으며, 면역 우성 에피톱 (immunodominant epitope) Kd-restricted F85-93 특이적인 CD8+ T-세포 반응과 폐 상주 기억 CD8+ T-세포(tissue-resident memory T cell, TRM)의 분화와도 연관되어 있음이 확인되었다. 특히, 항원 특이적인 점막성 IgA와 폐 상주 TRM은 백신을 근육내 경로로 주사했을 때는 거의 생성되지 않았고, 이는 이후 바이러스 감염 시 보호 효능의 감소로 이어졌다. 상기 연구 결과는 재조합 아데노바이러스 기반 Head-only F glycoprotein이 효과적인 RSV 백신 후보가 될 수 있음을 입증하고 호흡기 바이러스 백신을 비강으로 접종하는 전략의 장점을 시사한다.