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鼠疫由鼠疫耶尔森菌（Yersinia pestis）感染引起,是危险性极高的甲类传染病。鼠疫过去曾引起世界性的大流行,造成约2亿人死亡。其中肺鼠疫因可以通过气溶胶传播,被认为是最危险的类型。人类Q热感染也是世界范围存在的公共卫生问题,通常由吸入革兰氏阴性胞内寄生菌贝氏柯克斯体（Coxiella burnetii）污染的气溶胶引起,此气溶胶主要来自家畜。人感染Q热常表现为急性流感样症状,大多数情况是自限性疾病,少数情况表现为心内膜炎或肝炎等慢性疾病。鼠疫耶尔森菌和贝氏柯克斯体都可以被制成生物恐怖剂。接种疫苗是预防鼠疫耶尔森菌和贝氏柯克斯体感染的主要办法。探索更安全方便的免疫途径对于大规模疫苗接种和紧急情况的应对同样十分必要。在本研究中,我们制备了鼠疫减毒活疫苗和纳米载体亚单位疫苗,并在小鼠模型中对鼠疫的这两种疫苗经新的免疫途径—液体气溶胶肺递送免疫后的安全性、免疫原性和保护性进行了评价。然后,我们又在小鼠模型对Q热的氯仿-甲醇提取残存组分疫苗（Chloroform-methanol residue,CMR）经液体气溶胶肺递送途径免疫后的安全性、免疫原性和保护性进行了评价。目前尚无FDA批准的人用鼠疫疫苗,减毒活疫苗因为能诱导长期持久的体液和细胞免疫反应,是较好的候选疫苗类型。其中pgm位点缺失的鼠疫减毒活疫苗EV76株可以有效保护肺鼠疫和腺鼠疫,并且在鼠疫大流行时期在世界上许多国家使用过。但是接种pgm缺失株疫苗后可引起严重副反应,还会导致高铁血症病人死亡,所以此类疫苗的免疫安全性仍有待提高。为了研制免疫安全性更高的鼠疫减毒活疫苗,我们结合CRISPR-Cas12a基因编辑技术和λ-Red重组系统删除了鼠疫减毒活疫苗株EV76-B-SHU的毒力基因pla,得到进一步减毒的EV76-B-SHUΔpla株,在BALB/c小鼠模型中对EV76-B-SHUΔpla株的残余毒力和免疫保护效果进行评价。结果显示,用液体气溶胶肺递送或皮下注射途径感染小鼠后,EV76-B-SHUΔpla株的残余毒力相比于原始菌株EV76-B-SHU均显著降低。EV76-B-SHUΔpla经液体气溶胶肺递送免疫后可以诱导高水平的黏膜抗体s Ig A,而皮下注射途径不能。在致死剂量的鼠疫菌201株（田鼠分离株,对人不致病菌）攻毒后,EV76-B-SHUΔpla肺递送组小鼠的生存率、脏器病理改变程度及载菌量均与EV76-B-SHUΔpla皮下组和EV76-B-SHU免疫组相当。由此可知,EV76-B-SHUΔpla株是兼具免疫安全性和保护性的减毒活疫苗候选株。据报道纳米材料可以被用作疫苗佐剂,有效刺激细胞免疫反应,近些年得到广泛关注。基于此,本研究探索了纳米材料在鼠疫疫苗研究中的应用。首先在大肠杆菌中重组表达获得鼠疫菌抗原蛋白r F1,将其和纳米复合材料GO-PEG偶联得到纳米载体亚单位疫苗GO-PEG-r F1,然后对纳米载体亚单位疫苗进行物理性质表征,在小鼠巨噬细胞中检测了其细胞毒性检测,进一步在小鼠模型中评价了纳米载体亚单位疫苗经液体气溶胶肺递送途径免疫的免疫原性和保护效果。结果表明,鼠疫纳米载体亚单位疫苗GO-PEG-r F1无明显的细胞毒性,诱导的体液免疫反应显著高于r F1单独免疫组,并且对鼠疫菌201株的免疫保护效果强于r F1免疫组。据报道,已批准上市的针对Q热的全菌灭活疫苗Q-vax接种人体有引起副反应的风险。CMR疫苗可以有效替代Q-vax疫苗,降低副反应的同时不影响其保护效果。本研究中,我们分析了CMR疫苗经液体气溶胶肺递送途径免疫后诱导黏膜免疫和系统免疫的可行性。先将CMR疫苗经液体气溶胶肺递送和皮下注射两种途径分别免疫小鼠3次,然后将贝氏柯克斯体以液体气溶胶肺递送途径攻毒小鼠,并对体液免疫、黏膜免疫、细胞免疫等指标及攻毒后免疫保护效果进行评价。结果显示,CMR液体气溶胶肺递送组的小鼠脾脏T淋巴细胞被CMR刺激后分泌的IFN-γ,IL-12p70,IL-5、IL-4等细胞因子水平显著高于CMR皮下组。3次免疫后,CMR液体气溶胶肺递送组小鼠肺灌洗液中特异性s Ig A抗体水平显著升高,但是CMR皮下组没有显著升高。贝氏柯克斯体攻毒后,CMR液体气溶胶肺递送免疫组小鼠脏器的载菌量显著降低、肺部病理显著减轻,这可能与s Ig A介导的中和作用及细胞因子激活靶细胞清除胞内寄生菌等效应有关。这些结果表明,与皮下组相比,液体气溶胶肺递送可以诱导更高水平细胞免疫和肺黏膜免疫应答,在抵御贝氏柯克斯体气溶胶攻毒时发挥更好的免疫保护效果。综上所述,本研究构建的鼠疫减毒活疫苗EV76-B-SHUΔpla和纳米载体亚单位疫苗GO-PEG-r F1对肺鼠疫感染均有很好的保护效果。由液体气溶胶肺递送免疫途径在鼠疫疫苗和Q热疫苗中的免疫安全性和保护效果评价结果可知,液体气溶胶肺递送免疫可以诱导包括体液免疫、细胞免疫和黏膜免疫等全面的免疫反应,表现出良好的免疫保护效果,所以,液体气溶胶肺递送是一种前景可观的免疫接种途径。