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纳米技术有望同时抵御多种冠状病毒株

归去来兮 2021-3-9 103人围观 杂谈

一种新的冠状病毒疫苗方法是将许多刺突蛋白受体结合结构域(RBDs)附着在工程化的基于蛋白质的纳米颗粒上而起作用。在小鼠中,该疫苗诱导了一种交叉反应性抗体反应,能够中和许多不同的冠状病毒株。图片来源:改编自A. Cohen通过BioRender拍摄的图片


看到全国各地的人们卷起袖子去接种COVID-19疫苗,真是令人鼓舞。这是我们结束这一流行病的最佳机会。但这是过去20年来出现并导致严重人类疾病的第三种冠状病毒,也可能不是最后一种。因此,这也是一个机会,我们可以加大努力,开发疫苗,对抗未来的致病冠状病毒毒株。有鉴于此,一项由美国国立卫生研究院资助的新研究显示,一种适应性极强的、基于纳米颗粒的方法有潜力开发冠状病毒疫苗[1],这令我感到振奋。


目前,美国食品和药物管理局(FDA)授权人类使用的两种COVID-19疫苗都是通过mRNA指导我们的细胞制造SARS-CoV-2刺突蛋白的重要部分来工作的,SARS-CoV-2是导致COVID-19的新型冠状病毒。随着我们的免疫系统学会将这种蛋白质片段识别为外来物质,它会产生抗体来攻击SARS-CoV-2并预防COVID-19。新疫苗技术如此强大的原因在于,它提高了训练免疫系统识别冠状病毒株(不止一种,而是多达八种)的可能性,只需一针即可。


这种方法尚未在人体上测试,但当帕萨迪纳加州理工学院帕梅拉•比约克曼(Pamela Bjorkman)领导的一个研究小组将这种新型疫苗注射到小鼠体内时,它刺激了抗体的产生,可以对多种不同的冠状病毒做出反应。事实上,一些小鼠抗体被证明对疫苗中没有的冠状病毒相关菌株有反应。这些发现表明,如果出现刺突蛋白受体结合结构域(spike protein’s receptor binding domain, RBD)的多个不同片段(类似sars的冠状病毒使用RBD来感染人类细胞),免疫系统可能会学会识别共同特征,从而保护我们不受未知的新出现的冠状病毒的感染。


这项发表在《科学》杂志上的新研究利用了一种名为“镶嵌纳米颗粒疫苗平台的[1]”的技术。最初是由英国牛津大学的合作者开发的,该平台的纳米颗粒成分是一个由60个相同蛋白质组成的“笼子”。每一种蛋白质都有一个小的蛋白质标签,功能很像一块尼龙搭扣®。在他们对SARS-CoV-2病毒的研究中,比约克曼和她的同事,包括研究生亚历克斯•a•科恩(Alex A. Cohen),设计了刺突蛋白的多个不同片段,使每个片段都有自己的类似尼龙搭扣的标签。当与纳米颗粒混合时,刺突蛋白碎片粘附在“笼子”上,产生了表面带有刺突的疫苗纳米颗粒,代表4到8种不同的冠状病毒株。在这种情况下,研究人员从几种不同的SARS-CoV-2菌株以及其他被认为对人类构成威胁的相关蝙蝠冠状病毒中选择了刺突蛋白片段。


研究人员随后将疫苗纳米颗粒注射到小鼠体内,结果令人鼓舞。接种后,小鼠开始产生抗体,可以中和许多不同的冠状病毒菌株。事实上,虽然还需要更多的研究来了解其机制,但抗体对冠状病毒株的反应甚至在镶嵌纳米颗粒上都没有表现出来。重要的是,这种广泛的抗体反应没有明显丧失抗体对任何一种特定的冠状病毒株的反应能力。


这一发现增加了一种令人兴奋的可能性,即这种新疫苗技术可以通过一次注射就提供对多种冠状病毒株的保护。当然,还需要更多的研究来探索这些疫苗在保护动物免受感染方面的作用,以及它们是否会被证明在人类身上是安全和有效的。在扩大生产规模方面也将面临重大挑战。我们的目标不是取代科学家们在过去一年中以惊人的速度开发的mRNA COVID-19疫苗,而是提供急需的疫苗策略和工具,以迅速应对未来新出现的冠状病毒株。


在我们加倍努力抗击COVID-19的同时,我们也必须正视这样一个事实,即SARS-CoV-2并不是第一种,也肯定不会是最后一种导致人类患病的新型冠状病毒。随着像这样的新技术的不断研究和发展,希望我们能够走出这一可怕的大流行病,为未来的传染病威胁做好更充分的准备。


参考文献:

[1] Mosaic RBD nanoparticles elicit neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 and zoonotic coronaviruses . Cohen AA, Gnanapragasam PNP, Lee YE, Hoffman PR, Ou S, Kakutani LM, Keeffe JR, Barnes CO, Nussenzweig MC, Bjorkman PJ. Science. 2021 Jan 12.


文章来源于:https://directorsblog.nih.gov/


来自: 临床实验室
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