疫苗前沿 | mRNA疫苗效力評估：細胞試驗替代動物試驗的可行性

導讀：效力是疫苗開發(fā)以及臨床藥品（DP）批次放行和穩(wěn)定性測試的關鍵質(zhì)量屬性。動物研究能夠提供有關疫苗效力的決定性見解。然而，動物研究成本高昂、耗時、勞動強度大，最重要的是涉及倫理爭議。因此，有必要探索替代的體外效價測定方法。

2025年3月美國默克（默沙東）分析開發(fā)團隊發(fā)表了一種基于細胞試驗評估m(xù)RNA疫苗相對效力的方法：Cell-Based Relative Potency of a Respiratory Syncytial Virus mRNA Vaccine Correlates with In Vivo Immunogenicity。研究人員以默沙東與Moderna聯(lián)合開發(fā)的第一代RSV mRNA疫苗 V171為實驗樣品，通過 ELISA 和中和試驗檢測小鼠免疫反應、同時通過體外試驗檢測細胞相對效力，并分析二者的相關性。結果顯示，基于細胞試驗的相對效力與小鼠第二次給藥后的中和活性顯著相關，表明基于細胞的效力測定可替代動物研究。

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研究背景

新冠疫情中，mRNA疫苗以“閃電速度”證明了其技術優(yōu)勢。默沙東與Moderna合作開發(fā)的RSV mRNA疫苗V171，通過脂質(zhì)納米顆粒（LNP）遞送編碼RSV融合蛋白（F蛋白）的mRNA，誘導強力免疫反應。但如何快速評估其效力成為新難題。

傳統(tǒng)疫苗效力的檢測依賴動物實驗，但存在三大痛點：

1)倫理爭議：需犧牲大量動物；

2)耗時耗資：單次實驗超7~8周，單個實驗成本高達數(shù)萬美元；

3)結果波動大：動物個體差異易導致數(shù)據(jù)變異度高。

基于以上缺點以及“3R原則”（替代、減少、改進），監(jiān)管機構鼓勵效價測定的替代方法。

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研究方法與結果

2.1 小鼠免疫原性

V171 由 Moderna 生產(chǎn)，將編碼 RSV F 蛋白 DS-Cav1 的 mRNA 與四種脂質(zhì)混合制成脂質(zhì)納米顆粒，再經(jīng)多步處理得到疫苗成品（DP）。

小鼠免疫：選用 5-6 周齡雌性 BALB/c 小鼠，分為 8 個給藥組（0.125-12μg mRNA/劑量），每組 10 只，于第 0 天和第 21 天肌肉注射免疫，第 14 天和第 35 天采集血樣。

ELISA 測定：用 RSV F 蛋白 LZF60 包被 96 孔板，對第14天血清樣本進行稀釋、孵育、洗滌、檢測，測定總抗 RSV F 蛋白抗體滴度。結果顯示，部分測試品未達到最大反應，通過計算血清陽性反應小鼠數(shù)量確定 ED50，各批次 ED50 在 0.47-1.41μg mRNA/劑。

中和試驗：利用 RSV A2-EGFP 病毒，將處理后的小鼠血清（第35天）與病毒混合，感染 HEP-2 細胞，通過熒光讀數(shù)計算中和活性。血清樣本經(jīng)中和試驗，計算抑制率確定陽性反應小鼠數(shù)量，得出各批次 ED50 在 0.26-1.03μg mRNA/劑。

2.2 細胞相對效力

將mRNA測試樣品與參考標準品（梯度稀釋）轉(zhuǎn)染至Hep G2細胞，單抗3D10標記F蛋白后經(jīng)熒光二抗顯色，以檢測轉(zhuǎn)染細胞百分比并計算相對效力：

細胞相對效力（RP%）=（待測品EC50/標準品EC50）×100%。

結果顯示，6個批次mRNA疫苗的相對效力為54.9%-106.8%，相對標準偏差（RSD）＜25%，重復性較好。

2.3 細胞效力與小鼠免疫原性的相關性

最后利用統(tǒng)計學方法，用Pearson檢驗分析細胞效力（ln(RP)）與動物ED50（ln(ED50)）的關系。

分析結果顯示，第一劑ELISA ED50 與第二劑中和 ED50 相關性系數(shù)為 0.77（p = 0.07），趨勢正相關但不顯著；第一劑ELISA ED50 與細胞相對效力相關性系數(shù)為 0.41（p = 0.42），不顯著；第二劑中和數(shù)據(jù)與細胞相對效力相關性系數(shù)為-0.82（p = 0.047），呈顯著負相關。

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結語

基于細胞的相對效力測定具有周轉(zhuǎn)時間短、變異性低的優(yōu)勢，能避免犧牲動物。這項研究證明了細胞相對效力測定可預測mRNA疫苗在小鼠模型中的免疫反應，因此可作為小鼠免疫原性的替代方法，可應用于疫苗的工藝開發(fā)與優(yōu)化、產(chǎn)品放行和穩(wěn)定性測試。

參考文獻

[1] Feller K, Nawar H, Song L, Abrams A, Shang L, Gruber A, Yun T, Li HH. Cell-Based Relative Potency of a Respiratory Syncytial Virus mRNA Vaccine Correlates with In Vivo Immunogenicity. Vaccines (Basel). 2025 Mar 19;13(3):326. doi: 10.3390/vaccines13030326.

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撰寫| RNA星球

校稿| Gddra編審| Hide / Blue sea

編輯 設計| Alice