PNAS重磅 | 可传播的疫苗，直接阻断病毒源头，或让人类摆脱疫苗注射

2023-08-05 16:08

作者：大黄豆

蝙蝠作为各种病毒的天然载体，尤其在一些疾病，比如狂犬病的传播中扮演着关键角色。科学家们一直在探寻有效阻断这些疾病传播的办法。如今，新的生物技术，也就是可传播疫苗的开发，展现出了从源头遏制病毒传播的可能性。然而，究竟什么类型的载体才能有效地作为这种疫苗的载体呢？最近的一项研究为此提供了答案。

近期，发表在PNAS 杂志中题为 “Inferring the disruption of rabies circulation in vampire bat populations using a betaherpesvirus-vectored transmissible vaccine”的研究，验证了吸血蝙蝠携带的β疱疹病毒（DrBHV）作为可传播疫苗的可行性。

该研究采用已公开的数据，对DrBHV的传播模型进行评估和参数设定。这些数据源于野生吸血蝙蝠唾液样本的深度测序，涵盖了2013至2018年间在秘鲁八个地区收集的样本，成功识别出11种正在流行的DrBHV病毒株。研究团队从这些数据中筛选出一部分，依据地区和病毒株的差异，建立了感染率随时间变化的系列数据。在模型拟合前，利用R语言脚本模拟了个体感染状态随时间的变化，以此缩小参数空间。

接着，研究者借助R软件包pomp中的pfilter函数，对各模型进行参数化，并比较模型与野外数据的拟合程度。研究者选择最适合的模型，并进行了更深入的参数搜索，从而建立了各参数的似然性概况，并据此计算出DrBHV的基本再生数（R₀）的置信区间。

同时，构建DrBHV传播的确定性模型及狂犬病传播的随机模型、确定疫苗覆盖率平衡计算方式并假定疫苗逆转情况。

通过时间序列数据推断病毒传播模型

该研究探讨了吸血蝙蝠群体中DrBHV病毒传播的八种模型。所有模型均基于易感-感染模型框架，假设DrBHV不会对感染的蝙蝠产生病症或致命影响，且不同的DrBHV病毒株间没有明显竞争。

研究发现模型IV（具有潜伏和重新活化周期的终生感染，SIL）最能拟合这些数据，其他模型I至VII都无法合理地解释这些数据（所有替代模型的ΔAIC >18）。模型IV的三个参数，传播性（β）=1.10，感染期（γ）=2.00，潜伏期（ω）=6.00，对应的基本再生数（R₀）为6.9。

这些参数意味着平均感染期为6个月，平均潜伏期为2个月，暗示蝙蝠平均活跃排毒时间是DrBHV潜伏时间的三倍。

DrBHV的传播情况

在模型IV（SIL模型）下，DrBHV将达到稳定的群体感染率（即“平衡覆盖率”），反映了在最佳条件下，以DrBHV为载体的可传播疫苗的潜在覆盖率。若以DrBHV最大似然估计（MLE）的基本再生数（R₀）6.9为基准，预计疫苗将达到84%的平衡覆盖率，即在任何时点，63%的蝙蝠处于活跃感染状态，21%处于潜伏感染状态。即使R₀值低于置信下限，依然可以实现显著的平衡覆盖率。例如，R₀=2（不到95%置信区间下限的一半）的DrBHV疫苗，预计可在蝙蝠群落中覆盖50%。

疫苗接种后狂犬病的变化趋势

研究模拟了DrBHV作为可传播狂犬病疫苗的应用。研究模拟了在疫苗覆盖率从0%到84%和疫苗效力为70%到100%下的疫情爆发。在最大似然估计参数产生的平衡疫苗覆盖率和100%疫苗效力下，观察到疫情规模（平均所有VBRV R₀）减少了94%，疫情频率减少了75%，疫情持续时间减少了70%。

即使疫苗效力降低（E = 0.7），也能显著降低疫情规模（减少82%）和疫情频率和持续时间（约减半）。由于基因操作导致易感性降低的疫苗传播效率较低，或由于交叉免疫水平增加，仍能显著降低狂犬病爆发的规模，频率和持续时间。这些结果表明，即使疫苗覆盖率较低，无论是由于DrBHV尚未达到平衡或疫苗传播减少，都应有助于狂犬病控制