人(ren)類(lei)或許(xu)能戰勝新冠(guan)了?最近(jin)，來自斯坦福(fu)的科學家研究(jiu)出一種基于(yu)鐵蛋白的新冠(guan)納米(mi)顆(ke)粒疫苗，可以(yi)(yi)在非人(ren)靈長(chang)類(lei)動物中產(chan)生強效(xiao)、持久(jiu)、廣譜的中和抗(kang)(kang)體(ti)。實驗結果顯示，新疫苗所(suo)(suo)能引(yin)起的抗(kang)(kang)體(ti)反(fan)應(ying)，要(yao)比現有的mRNA疫苗強100倍。而且更重要(yao)的是，它(ta)可以(yi)(yi)涵蓋所(suo)(suo)有已知的變種。
論文(wen)地址(zhi)：如果能證實它在人體內(nei)也能產生同樣(yang)(yang)強效的抗(kang)體，或(huo)許，新冠病毒將(jiang)和(he)天花一樣(yang)(yang)，在人類(lei)社(she)會中成為歷(li)史。順(shun)便一提，這(zhe)項研究背后的金主爸爸，就是小扎。
終結新冠的疫苗(miao)，要來(lai)了?
自從新冠疫情爆發以來(lai)，科學家(jia)們已經在疫苗的研(yan)究上取(qu)得了(le)長足(zu)的進(jin)展。
數據顯示，在新冠爆發的第一年里，大規模的疫苗接種避免了超過1400萬人的死亡。
但是，現(xian)在全(quan)世界仍(reng)然(ran)對疫(yi)(yi)苗有著迫切的(de)需求(qiu)，據世界衛生組(zu)織估計，全(quan)球有將近(jin)10億人(ren)仍(reng)未(wei)接(jie)種(zhong)SARS-CoV-2疫(yi)(yi)苗。另(ling)外，疫(yi)(yi)苗的(de)成(cheng)本(ben)普遍偏高，低溫存儲和(he)運輸(shu)都增(zeng)加了它的(de)成(cheng)本(ben)，讓很多人(ren)無(wu)法承受。而且，疫(yi)(yi)苗通(tong)過誘導(dao)或(huo)感(gan)染所(suo)提供(gong)的(de)免疫(yi)(yi)力，會隨著時(shi)間的(de)推(tui)移而減弱;同時(shi)，新冠(guan)病毒屬于mRNA單鏈病毒，非常容易(yi)發生變異，從而逃過疫(yi)(yi)苗的(de)保護作用。因(yin)此(ci)，我們非常需要一種(zhong)能為所(suo)有SARS-CoV-2變種(zhong)(VOCs)提供(gong)更持久免疫(yi)(yi)力的(de)疫(yi)(yi)苗，來為全(quan)世界的(de)人(ren)口(包括(kuo)兒童和(he)嬰(ying)兒)來提供(gong)保護。
現(xian)在，這個美好(hao)的(de)愿望(wang)很有可(ke)(ke)能(neng)成為(wei)現(xian)實了。來自Biohub和(he)斯坦福(fu)的(de)研究人(ren)員發現(xian)了一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)基(ji)于(yu)鐵蛋(dan)白(bai)的(de)蛋(dan)白(bai)質納米(mi)粒子疫(yi)(yi)苗——Delta-C70-Ferritin-HexaPro(DCFHP)。他(ta)們發現(xian)，當與氫氧(yang)化(hua)鋁作為(wei)唯一(yi)(yi)(yi)的(de)佐(zuo)劑(DCFHP-alum)配制時(shi)，新疫(yi)(yi)苗可(ke)(ke)在非(fei)人(ren)靈長類動物(nonhuman primates, NHPs)中，引發針對已知(zhi)變種(zhong)(zhong)(包(bao)括(kuo)Omicron BA.4/5、BQ.1等)以及SARS-CoV-1的(de)中和(he)抗(kang)體，而(er)且效果持久(jiu)。而(er)在初次免疫(yi)(yi)一(yi)(yi)(yi)年后(hou)的(de)強(qiang)化(hua)免疫(yi)(yi)中，DCFHP-alum也能(neng)引起強(qiang)烈的(de)抗(kang)原反應。此外(wai)，比起很多新冠疫(yi)(yi)苗，這種(zhong)(zhong)疫(yi)(yi)苗的(de)保(bao)存條件并不(bu)苛刻。測試(shi)結果顯(xian)示，DCFHP-alum的(de)效力可(ke)(ke)以在超過標準室溫的(de)溫度下，保(bao)持至少14天。研究者認為(wei)，DCFHP-alum不(bu)僅(jin)可(ke)(ke)以在之(zhi)后(hou)用作一(yi)(yi)(yi)年一(yi)(yi)(yi)次的(de)加強(qiang)針，并且對于(yu)兒童(包(bao)括(kuo)嬰兒)來說(shuo)也十分安全(quan)。
為什么是蛋白質納米顆粒疫苗?
與(yu)亞單(dan)位疫(yi)苗相比，蛋白質納米(mi)顆粒疫(yi)苗更容易被抗(kang)原呈(cheng)(cheng)遞(di)的(de)樹突(tu)狀細(xi)胞所吸收，而且納米(mi)顆粒促進了抗(kang)原的(de)多價呈(cheng)(cheng)遞(di)，促進了受體的(de)聚集(ji)和隨后的(de)B細(xi)胞激活。
目前(qian)，這(zhe)種基于鐵蛋白(bai)的(de)納米粒子疫苗，已經顯示(shi)出對SARS-CoV-2和其他病(bing)毒糖蛋白(bai)的(de)強大體(ti)液免(mian)疫反應，并且在臨床(chuang)試驗中也具(ju)有較高的(de)安全性。在此之前(qian)，這(zhe)組研究人員曾嘗試過一種基于蛋白(bai)質的(de)納米顆粒疫苗——S?C-Fer。
S?C-Fer含有一個突變的(de)弗林蛋白酶(mei)切割位點，和(he)2-脯氨(an)酸(2P)的(de)預(yu)融合穩定替代物(在FDA批準(zhun)的(de)SARS-CoV-2 mRNA疫(yi)苗中也有這(zhe)種替代物)。尤其重要的(de)是，S?C-Fer還(huan)刪(shan)除了刺突蛋白胞外(wai)域(spike ectodomain)C端的(de)70個氨(an)基酸殘基。
刺突 (S) 是一(yi)種在(zai)SARS-CoV-2表(biao)(biao)(biao)(biao)面表(biao)(biao)(biao)(biao)達的(de)(de)(de)結構糖蛋白，是病(bing)毒(du)宿主和(he)組織嗜性的(de)(de)(de)關鍵決定因素。SARS-CoV-2 S在(zai)ACE2受(shou)體結合后介(jie)導病(bing)毒(du)進入靶(ba)細胞，因此是潛在(zai)的(de)(de)(de)治療藥(yao)物靶(ba)點刪除的(de)(de)(de)這些(xie)殘基(ji)，包含著免疫(yi)顯(xian)性的(de)(de)(de)、線(xian)(xian)性(非構象)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)位(wei)(wei)。在(zai)康復(fu)期(qi)的(de)(de)(de)新(xin)冠血(xue)漿中(zhong)，這些(xie)表(biao)(biao)(biao)(biao)位(wei)(wei)時常被(bei)抗體作為靶(ba)點。相對于其(qi)他疫(yi)苗，如(ru)果從(cong)鐵蛋白納(na)米顆粒上去除了(le)這些(xie)免疫(yi)顯(xian)性的(de)(de)(de)線(xian)(xian)性表(biao)(biao)(biao)(biao)位(wei)(wei)，和(he)修(xiu)改(gai)后的(de)(de)(de)刺突蛋白的(de)(de)(de)多(duo)價(jia)呈現(xian)，就會大大改(gai)善誘(you)發的(de)(de)(de)抗體對小(xiao)鼠的(de)(de)(de)中(zhong)和(he)效力。
將S?C-Fer升級為DCFHP
在本(ben)次(ci)實驗中，研究人員(yuan)采用的(de)是S?C-Fer的(de)升級版本(ben),——Delta-C70-Ferritin-HexaPro，或者可(ke)以(yi)稱為DCFHP。
他們用(yong)上述的四(si)個(ge)(ge)脯氨酸替代(dai)(dai)物(wu)來補充了2P穩定替代(dai)(dai)物(wu)，創造(zao)出了一個(ge)(ge)六(liu)個(ge)(ge)脯氨酸替代(dai)(dai)物(wu)(HexaPro)的版本。
DCFHP示意圖，包(bao)括將S?C-Fer轉化(hua)(hua)為DCFHP所做的(de)(de)修(xiu)改(gai)上述工作表(biao)明， 相對于2P的(de)(de)版本(ben)，HexaPro SARS-CoV-2刺突(tu)蛋(dan)白具有更高的(de)(de)穩(wen)定性(xing)和更好的(de)(de)表(biao)達。另(ling)外，在溫度(du)變化(hua)(hua)的(de)(de)情況下，DCFHP的(de)(de)穩(wen)定性(xing)也比S?C-FER更強。實(shi)驗(yan)結果表(biao)明，DCFHP-alum在小鼠體(ti)內引(yin)起了針對SARS-CoV-2變種(zhong)的(de)(de)強大(da)而(er)持久的(de)(de)免疫(yi)反(fan)應。此外，通(tong)過(guo)對小鼠的(de)(de)免疫(yi)情況，研究人(ren)員發現，DCFHP-alum在4℃至(zhi)(zhi)37℃的(de)(de)溫度(du)范圍內，至(zhi)(zhi)少可(ke)以保持14天的(de)(de)穩(wen)定性(xing)。因(yin)此可(ke)以推測：DCFHP-alum疫(yi)苗無(wu)需冷藏。
DCFHP的(de)三(san)維(wei)重建冷凍電鏡密度(du)圖(tu)隨后(hou)(hou)，研(yan)究(jiu)人(ren)員又在(zai)恒河(he)猴(hou)(hou)體(ti)內進行了(le)實(shi)驗。在(zai)用DCFHP-alum對恒河(he)猴(hou)(hou)進行了(le)兩劑(ji)(ji)量的(de)肌肉(rou)注(zhu)射免疫(yi)后(hou)(hou)，可(ke)以產(chan)生(sheng)持久、強大的(de)中(zhong)(zhong)和(he)抗(kang)體(ti)，包括Omicron BA.4/5 37和(he)BQ.1，同(tong)時還(huan)產(chan)生(sheng)了(le)平(ping)衡的(de)Th1和(he)Th2免疫(yi)反(fan)應(ying)。最令人(ren)吃驚的(de)是，對于不同(tong)的(de)SARS-CoV-1假病(bing)毒(du)變種(zhong)，這(zhe)些非(fei)人(ren)靈(ling)長類(lei)(lei)動物(NHP)的(de)抗(kang)體(ti)也(ye)都顯示出強大而持久的(de)中(zhong)(zhong)和(he)活性。在(zai)大約1年后(hou)(hou)，研(yan)究(jiu)人(ren)員用第三(san)劑(ji)(ji)DCFHP-alum給恒河(he)猴(hou)(hou)打(da)了(le)加(jia)強針，也(ye)在(zai)它們體(ti)內產(chan)生(sheng)了(le)強大的(de)、廣譜的(de)中(zhong)(zhong)和(he)抗(kang)體(ti)反(fan)應(ying)。也(ye)就(jiu)是說，DCFHP-alum不僅可(ke)以作用于新(xin)冠病(bing)毒(du)的(de)各類(lei)(lei)變種(zhong)，并(bing)且可(ke)以在(zai)全世界范圍內推廣新(xin)冠疫(yi)苗的(de)接種(zhong)。這(zhe)種(zhong)方(fang)案非(fei)常經濟(ji)有效，以后(hou)(hou)每年打(da)一次加(jia)強針即可(ke)。
實驗結果令人驚喜
為了(le)研究DCFHP-alum疫苗的(de)(de)(de)穩(wen)定性，研究人(ren)(ren)員將樣(yang)品(pin)在(zai)4?C、27?C或37?C儲存(cun)不(bu)同的(de)(de)(de)時間，并(bing)在(zai)單劑(ji)量小鼠免(mian)疫研究中評估了(le)這些儲存(cun)樣(yang)品(pin)的(de)(de)(de)免(mian)疫原性。值(zhi)得(de)注(zhu)意的(de)(de)(de)是(shi)，在(zai)假病毒(du)中和試驗中，DCFHP-alum疫苗在(zai)所有溫度和儲存(cun)期(qi)都保持了(le)類似的(de)(de)(de)免(mian)疫原性。因此研究人(ren)(ren)員的(de)(de)(de)結(jie)論是(shi)，DCFHP-alum在(zai)37?C下儲存(cun)兩周后依然(ran)是(shi)穩(wen)定的(de)(de)(de)。
研究人員選取(qu)了年(nian)齡在(zai)3至9歲之間的(de)10只(zhi)雄性恒(heng)河(he)猴(hou)，并把它們分成(cheng)了兩組(zu)(zu)(A、B)。首先在(zai)第(di)0天同時對兩組(zu)(zu)恒(heng)河(he)猴(hou)進行初(chu)次(ci)免(mian)疫，然后在(zai)第(di)21天(A組(zu)(zu))或第(di)92天(B組(zu)(zu))接種加(jia)強(qiang)針(圖3A)。根據加(jia)強(qiang)免(mian)疫14天的(de)評估，更晚(wan)接種加(jia)強(qiang)針的(de)恒(heng)河(he)猴(hou)可(ke)以產(chan)生更好的(de)中和抗體(圖3C和D);平均而言，B組(zu)(zu)對不(bu)同變種的(de)中和反應相(xiang)對于A組(zu)(zu)增加(jia)了約4倍。
在進一(yi)步研究中(zhong)發(fa)現，所有的(de)(de)(de)非人靈長類動物對(dui)原始毒株的(de)(de)(de)中(zhong)和抗(kang)體反應都持(chi)續了至少250天(圖(tu)(tu)4A和C)。同樣，B組(zu)的(de)(de)(de)大多數動物對(dui)BA.4/5和序列不同的(de)(de)(de)SARS-CoV-1保持(chi)了可檢(jian)測的(de)(de)(de)中(zhong)和效力，持(chi)續時間約為一(yi)年(圖(tu)(tu)4D)，其滴度通常高于A組(zu)(圖(tu)(tu)4B)。
為(wei)了明確DCFHP-alum是否(fou)可以作(zuo)為(wei)每年接種的(de)(de)(de)疫(yi)苗(miao)，研究(jiu)人員在第(di)381天給(gei)所有恒河猴(hou)再次注射了加強(qiang)針。結果(guo)顯示，A組(zu)和B組(zu)的(de)(de)(de)恒河猴(hou)都表現出強(qiang)烈的(de)(de)(de)免疫(yi)反應。對(dui)原始毒株、BA.4/5、SARS-CoV-1和BQ.1的(de)(de)(de)平均NT50值分別約為(wei)10^4、10^3.5、10^3和10^3(圖5A-H)。
總結一下
研(yan)究人員表(biao)示，DCFHP-alum疫苗雖然是基于最早的原始(shi)毒株(zhu)序列，但卻能在非人靈長類動物中(zhong)，引發對SARS-CoV-2變種和(he)SARS-CoV-1強大且(qie)廣譜的中(zhong)和(he)抗體反應(ying)(包括針對BA.4/5、BQ.1和(he)SARS-CoV-1)，并且(qie)持續時間可以超過250天。
由于DCFHP-alum對非人(ren)靈長類動(dong)物進行初(chu)次免疫(yi)，可(ke)以(yi)對新冠變種(zhong)提供非常廣泛的(de)(de)(de)(de)保(bao)護，因(yin)此DCFHP-alum可(ke)以(yi)作(zuo)為一(yi)種(zhong)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)初(chu)防疫(yi)苗用(yong)于未(wei)接種(zhong)或未(wei)受(shou)感染的(de)(de)(de)(de)人(ren)群(qun)。同時，作(zuo)為常規兒(er)童免疫(yi)計(ji)劃(hua)的(de)(de)(de)(de)一(yi)部分，鋁鹽(yan)佐劑出色的(de)(de)(de)(de)安全性在過(guo)去幾十年中已經得到(dao)證實，并且也是(shi)嬰(ying)兒(er)疫(yi)苗常用(yong)的(de)(de)(de)(de)成分。因(yin)此，DCFHP-alum或許也是(shi)幫(bang)助(zhu)嬰(ying)兒(er)中建立起針對SARS-CoV-2的(de)(de)(de)(de)免疫(yi)印記的(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)理想方式。此外，基于CHO的(de)(de)(de)(de)細胞系可(ke)以(yi)實現新疫(yi)苗的(de)(de)(de)(de)低成本、大規模生產(chan)，并且還可(ke)以(yi)在超過(guo)標準(zhun)室(shi)溫的(de)(de)(de)(de)溫度下穩(wen)定保(bao)存兩周以(yi)上。綜上所述，研究(jiu)人(ren)員(yuan)認為，DCFHP-alum是(shi)開發(fa)新疫(yi)苗的(de)(de)(de)(de)優秀候(hou)選。
參(can)考資料：//www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.12.25.521784v1
