Zika Virus Attenuation by Codon Pair Deoptimization Induces Sterilizing Immunity in Mouse Models

美洲大规模流行期间的寨卡病毒 (ZIKV) 感染与先天畸形或胎儿死亡有关。迄今为止，尚无疫苗、抗病毒药物或其他可用于预防或治疗寨卡病毒感染的方法。在这里，我们使用密码子对去优化策略设计了新型减毒 ZIKV 疫苗候选者。三个密码子对去优化的 ZIKV（Min E、Min NS1 和 Min E+NS1）是从头开始的通过反向遗传学合成和回收，并且在 E 基因和/或 NS1 基因中含有大量代表性不足的密码子对。氨基酸序列100%不变。密码子对去优化的变体在 Vero 细胞中的复制适应性降低（Min NS1 ≫ Min E > Min E+NS1），在昆虫细胞中的复制效率高于在哺乳动物细胞中的复制，并且在小鼠模型中表现出毒力减弱。特别是，限制性最强的变体 Min E+NS1 以强大的中和抗体滴度诱导了绝育免疫，并且单次免疫实现了对妊娠期间致死性攻击和 ZIKV 垂直传播的完全保护。更重要的是，由于密码子对去优化菌株中的许多同义替换，通过逐渐的核苷酸序列突变恢复到野生型毒力是不可能的。我们的研究结果共同表明，通过密码子对去优化可以有效地减弱 ZIKV，突出了 Min E+NS1 作为预防 ZIKV 感染的安全候选疫苗的潜力。重要性由于寨卡病毒 (ZIKV) 在美洲的空前流行和意想不到的临床症状，包括格林-巴利综合征、小头畸形和其他人类先天缺陷，迫切需要开发寨卡病毒疫苗。在这里，我们提供了 ZIKV 的第一个减毒版本，其中包含两个重要的基因（E 和/或 NS1），这些基因经过密码子对去优化。与亲本 ZIKV 相比，密码子对去优化的 ZIKV 是哺乳动物减毒的，并且比哺乳动物细胞更喜欢昆虫。Min E+NS1 是限制性最强的变体，它以强大的中和抗体滴度诱导绝育免疫，并在怀孕期间实现了对致命攻击和垂直病毒传播的完全保护。更重要的是，大规模的同义突变方法使变体不可能恢复为野生型毒力。我们的结果证明了密码子对去优化作为开发针对黄病毒（如 ZIKV、日本脑炎病毒和西尼罗河病毒）的减毒活疫苗候选者的策略的可行性。

FIG 5 Immunohistochemical staining of E protein in brain sections from infected mice. AG6 mice were infected with 102 IFU of viruses (n = 3). The brain tissues from mice infected with the WT virus were collected at 7 dpi. The brain tissues from mice infected with Min E+NS1 were collected at 28 dpi.

文献地址：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29925661/