說到納米材料大家應(yīng)該并不陌生，但你聽過“納米疫苗”嗎？近日，科學(xué)家們已經(jīng)將納米級(jí)材料作為載體，應(yīng)用到研發(fā)新冠疫苗中。目前，一款馬賽克蛋白質(zhì)納米疫苗即將問世，有望對(duì)抗威脅全球健康的未來SARS-CoV-2變體和SARS樣β冠狀病毒。
冠狀病毒是自然界廣泛存在的一大類病毒，也是目前已知RNA病毒中基因組較大的病毒。2019新型冠狀病毒（2019-nCoV/SARS-CoV-2）是目前已知的第7種可以感染人類的冠狀病毒，其余6種分別是HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、SARS-CoV（Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus）和MERS-CoV（Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus）。β冠狀病毒是指包括那些導(dǎo)致SARS、MERS和SARS-CoV-2的病毒，是感染人類和動(dòng)物的冠狀病毒的一個(gè)子集。
2022年7月5日，美國(guó)加州理工學(xué)院和英國(guó)牛津大學(xué)合作在期刊Science以“first release”形式發(fā)表了一篇題為“Mosaic RBD nanoparticles protect against challenge by diverse sarbecoviruses in animal models”的研究論文。研究團(tuán)隊(duì)稱正開發(fā)一種名為“Mosaic-8”的多功能疫苗，可保護(hù)人們免受新冠病毒未來變種、SARS、MERS等冠狀病毒新毒株的影響。
圖1 研究成果（圖源：[1]）
Mosaic-8：8種不同的SARS樣冠狀病毒的刺突結(jié)構(gòu)域組成的疫苗
據(jù)悉，“Mosaic-8”疫苗使用了包括新冠病毒在內(nèi)的8種冠狀病毒毒株的60個(gè)片段。研究人員將8種冠狀病毒的刺突結(jié)構(gòu)片段附著在由蛋白質(zhì)納米級(jí)顆粒組成的疫苗上。這種納米級(jí)顆粒上附著帶有標(biāo)記的病毒蛋白，當(dāng)疫苗注射到動(dòng)物體內(nèi)時(shí)，納米粒子疫苗會(huì)將這些病毒片段呈現(xiàn)給免疫系統(tǒng)，刺激免疫系統(tǒng)識(shí)別并產(chǎn)生抵抗特定病原體的蛋白質(zhì)，從而激活T淋巴細(xì)胞和先天免疫細(xì)胞的免疫反應(yīng)。數(shù)據(jù)顯示，接種了此種馬賽克納米粒子的小鼠不僅可以免受8種病毒的侵害，而且還可以免受2002年和2004年爆發(fā)的SARS以及SARS-CoV病毒的侵害。
為了進(jìn)一步觀察 “Mosaic-8”的有效性，該團(tuán)隊(duì)對(duì)小鼠進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)。第一組為對(duì)照組，他們只給小鼠接種了沒有任何病毒碎片附著的納米顆?；\結(jié)構(gòu)；第二組小鼠被注射一種僅覆蓋SARS-CoV-2 RBD（Receptor bind domain）的同型納米顆粒；第三組注射一種名為“Mosaic-8”的納米顆粒。實(shí)驗(yàn)中使用的小鼠經(jīng)過基因改造，可以表達(dá)人類ACE2受體（注：ACE2受體是新冠病毒和相關(guān)病毒在感染人類細(xì)胞時(shí)的相關(guān)受體）。
圖2 “Mosaic-8”疫苗由來自8種不同病毒的RBD組成（圖源：[1]）
研究人員發(fā)現(xiàn)如下：
1、接種了裸納米顆粒結(jié)構(gòu)的小鼠在感染SARS-CoV或SARS-CoV-2時(shí)死亡；
2、接種了只包裹有SARS-CoV-2 RBD的同型納米顆粒的小鼠對(duì)SARS-CoV-2感染有保護(hù)作用，但在暴露于SARS-CoV時(shí)感染死亡。該項(xiàng)結(jié)果間接表明，目前正在多國(guó)開發(fā)的同型SARS-CoV-2納米顆粒疫苗可能對(duì)SARS-CoV-2有效，但可能不能廣泛地保護(hù)來自動(dòng)物宿主的其他SARS樣β冠狀病毒或未來的SARS-CoV-2變種；
圖3 Mosaic-8的廣泛保護(hù)作用（圖源：[1]）
3、接種了“Mosaic-8”納米顆粒的小鼠在被暴露于SARS-CoV-2和SARS-CoV的挑戰(zhàn)中都順利存活下來，并且未出現(xiàn)體重下降或其他顯著的病理變化。
研究人員證實(shí)，該疫苗能在擁有類人細(xì)胞受體的基因工程小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)“廣譜”抗體，以靶向冠狀病毒的“刺突蛋白”。那么對(duì)于靈長(zhǎng)類動(dòng)物的效果如何呢？我們繼續(xù)來了解一番。
對(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物同樣有效，可防范未來變種
隨后，為了驗(yàn)證和觀察該疫苗在靈長(zhǎng)類動(dòng)物中的效果，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物身上進(jìn)行了類似實(shí)驗(yàn)，直接比較接種“Mosaic-8”疫苗與未接種疫苗的效果。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)接種了“Mosaic-8”后，并未在暴露于SARS-CoV-2或SARS-CoV的動(dòng)物中檢測(cè)出病毒感染。此項(xiàng)結(jié)果再次表明“Mosaic-8”候選疫苗有可能對(duì)導(dǎo)致COVID-19大流行的當(dāng)前和未來的病毒變體起到保護(hù)作用，或能防止未來SARS樣β冠狀病毒從動(dòng)物宿主中潛在的病毒溢出。
圖4 Mosaic-8b免疫誘導(dǎo)的中和抗體（圖源：[1]）
下一步，研究主導(dǎo)人Pamela J. Bjorkman教授將帶領(lǐng)小組成員，在由流行病防范倡議聯(lián)盟（Coalition for Epidemic Preparedness Innovations，CEPI）支持的一期臨床試驗(yàn)中評(píng)估此款納米疫苗的安全性與有效性。臨床試驗(yàn)將主要招募接種過疫苗和/或以前感染過SARS-CoV-2的人群。同時(shí)，為了提前做好臨床試驗(yàn)準(zhǔn)備，Bjorkman實(shí)驗(yàn)室正計(jì)劃進(jìn)行臨床前動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)，以比較先前接種過新冠疫苗動(dòng)物的免疫反應(yīng)與對(duì)SARS-CoV-2感染或疫苗接種不敏感動(dòng)物的免疫反應(yīng)。
CEPI的執(zhí)行官Richard J. Hatchett博士表示:“自大流行一開始，我們就討論了疫苗開發(fā)多樣化的必要性，此項(xiàng)新研究的突破展示了尋求新疫苗平臺(tái)的巨大潛力，為克服未來新冠的變異毒株帶來了希望。我很高興地宣布，CEPI將全力支持，協(xié)助開展該款疫苗的第一階段臨床試驗(yàn)”。
新冠病毒變異不斷，“泛”冠狀病毒疫苗勢(shì)在必行
三年來，新冠病毒不斷出現(xiàn)新的變種，讓我們對(duì)冠狀病毒的“善變”深有體會(huì)。沒有人能預(yù)測(cè)什么時(shí)候又會(huì)有新的冠狀病毒在人類社會(huì)中造成大流行，但研發(fā)一款能在未來應(yīng)對(duì)各種冠狀病毒的疫苗或許可以更好地保護(hù)我們。
Bjorkman教授表示，“事實(shí)證明，SARS-CoV-2已經(jīng)證明自己有能力制造新的毒株變種，從而延長(zhǎng)全球COVID-19大流行的時(shí)間。此外，在過去20年里，三種β冠狀病毒已經(jīng)成功從動(dòng)物宿主傳染到人類。因?yàn)槲覀儫o法預(yù)測(cè)，那些隱藏在動(dòng)物體內(nèi)的大量病毒，哪些會(huì)通過成功進(jìn)化，又再次感染人類。而這每一次感染都有可能導(dǎo)致另一場(chǎng)席卷全球的大流行。我們正努力嘗試的是研發(fā)一種一體化疫苗，不管哪種動(dòng)物傳染的病毒或是病毒進(jìn)化到什么程度，都可抵御類似SARS的β冠狀病毒。這種疫苗不僅可預(yù)防SARS-CoV-2的當(dāng)前變種，甚至可以預(yù)測(cè)未來變種，無需更新便可實(shí)現(xiàn)一勞永逸的效果。這些事實(shí)都表明，生產(chǎn)具有廣泛保護(hù)性的疫苗事關(guān)重大且迫在眉睫。
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