人(ren)類或許能戰勝(sheng)新(xin)冠了(le)?最近，來自斯坦福的(de)(de)科(ke)學家研(yan)究出一(yi)種(zhong)基于鐵(tie)蛋白的(de)(de)新(xin)冠納米顆粒(li)疫(yi)苗(miao)，可(ke)以(yi)在非人(ren)靈長類動物中產(chan)生強效(xiao)、持久、廣譜的(de)(de)中和抗(kang)體。實(shi)驗結果顯示(shi)，新(xin)疫(yi)苗(miao)所能引起的(de)(de)抗(kang)體反應，要比現有的(de)(de)mRNA疫(yi)苗(miao)強100倍(bei)。而且更重要的(de)(de)是，它可(ke)以(yi)涵蓋所有已知(zhi)的(de)(de)變種(zhong)。
論(lun)文地址(zhi)：如果(guo)能(neng)證(zheng)實它在人體內也能(neng)產生(sheng)同樣強效(xiao)的抗體，或許，新冠病毒(du)將(jiang)和天花(hua)一(yi)樣，在人類社會中成為(wei)歷史。順便一(yi)提，這項(xiang)研(yan)究背后的金主(zhu)爸爸，就是(shi)小扎。
終結新冠(guan)的疫苗，要(yao)來了?
自(zi)從新冠疫情爆發以來(lai)，科學家們已經在疫苗的(de)研(yan)究上取得了長足的(de)進展。
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(shi)，現在全世界仍然對疫(yi)苗有著(zhu)迫切的(de)(de)(de)需(xu)求，據世界衛生組(zu)織估計，全球有將近10億人(ren)仍未接(jie)種SARS-CoV-2疫(yi)苗。另外，疫(yi)苗的(de)(de)(de)成本(ben)普遍偏高，低溫存儲和(he)運輸都(dou)增加(jia)了它的(de)(de)(de)成本(ben)，讓很多人(ren)無(wu)法承受(shou)。而且，疫(yi)苗通過(guo)誘導或感(gan)染所提(ti)(ti)供(gong)的(de)(de)(de)免疫(yi)力，會隨著(zhu)時間的(de)(de)(de)推(tui)移而減弱;同時，新冠(guan)病(bing)毒(du)屬于mRNA單(dan)鏈病(bing)毒(du)，非常(chang)容易(yi)發生變(bian)(bian)異，從而逃過(guo)疫(yi)苗的(de)(de)(de)保護作用。因(yin)此，我們非常(chang)需(xu)要(yao)一(yi)種能為所有SARS-CoV-2變(bian)(bian)種(VOCs)提(ti)(ti)供(gong)更持久(jiu)免疫(yi)力的(de)(de)(de)疫(yi)苗，來(lai)為全世界的(de)(de)(de)人(ren)口(包括兒童(tong)和(he)嬰兒)來(lai)提(ti)(ti)供(gong)保護。
現(xian)(xian)在，這個美好的(de)(de)(de)愿望(wang)很(hen)有可(ke)能成為(wei)現(xian)(xian)實了(le)。來自Biohub和斯(si)坦福的(de)(de)(de)研究人(ren)員發(fa)現(xian)(xian)了(le)一(yi)(yi)種基于鐵蛋白(bai)(bai)的(de)(de)(de)蛋白(bai)(bai)質納米粒(li)子疫(yi)苗——Delta-C70-Ferritin-HexaPro(DCFHP)。他們發(fa)現(xian)(xian)，當與氫氧化(hua)鋁作為(wei)唯一(yi)(yi)的(de)(de)(de)佐(zuo)劑(DCFHP-alum)配制時(shi)，新(xin)疫(yi)苗可(ke)在非人(ren)靈長(chang)類動物(nonhuman primates, NHPs)中(zhong)(zhong)，引發(fa)針對已(yi)知變種(包括Omicron BA.4/5、BQ.1等)以及SARS-CoV-1的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)和抗(kang)體，而且效(xiao)果(guo)持(chi)久(jiu)。而在初次免疫(yi)一(yi)(yi)年(nian)后(hou)的(de)(de)(de)強(qiang)化(hua)免疫(yi)中(zhong)(zhong)，DCFHP-alum也(ye)能引起強(qiang)烈的(de)(de)(de)抗(kang)原反應。此外，比起很(hen)多新(xin)冠(guan)疫(yi)苗，這種疫(yi)苗的(de)(de)(de)保(bao)存條件并(bing)不(bu)苛刻。測試結果(guo)顯示(shi)，DCFHP-alum的(de)(de)(de)效(xiao)力可(ke)以在超過標準室(shi)溫的(de)(de)(de)溫度下(xia)，保(bao)持(chi)至少14天(tian)。研究者(zhe)認為(wei)，DCFHP-alum不(bu)僅可(ke)以在之后(hou)用作一(yi)(yi)年(nian)一(yi)(yi)次的(de)(de)(de)加(jia)強(qiang)針，并(bing)且對于兒(er)童(包括嬰兒(er))來說也(ye)十(shi)分安(an)全。
為什么是蛋白質納米顆粒疫苗?
與亞單位疫(yi)苗相比，蛋(dan)白質納米(mi)(mi)顆(ke)粒疫(yi)苗更容易被抗原(yuan)呈遞(di)的樹突(tu)狀(zhuang)細胞所(suo)吸收，而且納米(mi)(mi)顆(ke)粒促(cu)(cu)進(jin)(jin)了(le)抗原(yuan)的多價(jia)呈遞(di)，促(cu)(cu)進(jin)(jin)了(le)受體的聚(ju)集和隨后(hou)的B細胞激活。
目前，這種(zhong)基于鐵蛋(dan)白的納(na)米粒子疫苗，已經顯示出對SARS-CoV-2和其他病(bing)毒(du)糖蛋(dan)白的強大體液免疫反(fan)應，并且在臨床試驗中也具有較高的安(an)全性。在此之(zhi)前，這組研究人員曾嘗(chang)試過一種(zhong)基于蛋(dan)白質的納(na)米顆粒疫苗——S?C-Fer。
S?C-Fer含(han)有一個突變的(de)弗(fu)林蛋(dan)白(bai)酶切割(ge)位點，和2-脯氨酸(suan)(2P)的(de)預融合(he)穩定(ding)替代物(wu)(在(zai)FDA批準(zhun)的(de)SARS-CoV-2 mRNA疫苗(miao)中(zhong)也有這種替代物(wu))。尤(you)其重要的(de)是，S?C-Fer還刪除了刺突蛋(dan)白(bai)胞外(wai)域(spike ectodomain)C端的(de)70個氨基酸(suan)殘基。
刺突 (S) 是(shi)一種在SARS-CoV-2表(biao)(biao)(biao)面(mian)表(biao)(biao)(biao)達(da)的(de)(de)結(jie)構(gou)糖蛋(dan)白，是(shi)病毒(du)宿主和組(zu)織嗜(shi)性的(de)(de)關鍵決(jue)定因素。SARS-CoV-2 S在ACE2受體(ti)結(jie)合后介導病毒(du)進入靶(ba)細胞，因此(ci)是(shi)潛在的(de)(de)治(zhi)療藥(yao)物(wu)靶(ba)點刪除的(de)(de)這些(xie)殘基，包含著免疫(yi)顯性的(de)(de)、線(xian)性(非(fei)構(gou)象)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)位。在康(kang)復(fu)期的(de)(de)新冠血漿(jiang)中(zhong)，這些(xie)表(biao)(biao)(biao)位時(shi)常被抗體(ti)作為靶(ba)點。相對(dui)于其他疫(yi)苗(miao)，如果(guo)從鐵(tie)蛋(dan)白納米顆粒上(shang)去除了這些(xie)免疫(yi)顯性的(de)(de)線(xian)性表(biao)(biao)(biao)位，和修改后的(de)(de)刺突蛋(dan)白的(de)(de)多價呈現，就會大大改善誘發的(de)(de)抗體(ti)對(dui)小鼠的(de)(de)中(zhong)和效(xiao)力。
將S?C-Fer升級為DCFHP
在本次實驗中，研究人員采用的是(shi)S?C-Fer的升級版本,——Delta-C70-Ferritin-HexaPro，或者可以(yi)稱(cheng)為(wei)DCFHP。
他們用上(shang)述的四個脯氨(an)酸(suan)(suan)替代物來補充了2P穩(wen)定(ding)替代物，創造出了一個六個脯氨(an)酸(suan)(suan)替代物(HexaPro)的版本。
DCFHP示(shi)意圖，包括將(jiang)S?C-Fer轉(zhuan)化為(wei)DCFHP所做的(de)(de)修改上(shang)述(shu)工作表(biao)明， 相對(dui)(dui)于2P的(de)(de)版本，HexaPro SARS-CoV-2刺突蛋白(bai)具有更高的(de)(de)穩定(ding)性(xing)和更好的(de)(de)表(biao)達。另外，在溫(wen)度(du)變(bian)化的(de)(de)情況(kuang)下，DCFHP的(de)(de)穩定(ding)性(xing)也(ye)比S?C-FER更強。實驗結(jie)果(guo)表(biao)明，DCFHP-alum在小鼠體內(nei)引(yin)起(qi)了針(zhen)對(dui)(dui)SARS-CoV-2變(bian)種的(de)(de)強大(da)而持久(jiu)的(de)(de)免(mian)疫反(fan)應(ying)。此外，通過對(dui)(dui)小鼠的(de)(de)免(mian)疫情況(kuang)，研究人員發現，DCFHP-alum在4℃至37℃的(de)(de)溫(wen)度(du)范圍(wei)內(nei)，至少可以(yi)保持14天的(de)(de)穩定(ding)性(xing)。因此可以(yi)推測：DCFHP-alum疫苗(miao)無需冷(leng)藏。
DCFHP的(de)(de)(de)(de)(de)三維重建冷凍電鏡密度圖隨(sui)后(hou)(hou)，研究人(ren)員(yuan)又在(zai)(zai)恒(heng)河(he)(he)猴體(ti)內進行(xing)了(le)(le)實驗(yan)。在(zai)(zai)用DCFHP-alum對(dui)恒(heng)河(he)(he)猴進行(xing)了(le)(le)兩劑(ji)量的(de)(de)(de)(de)(de)肌肉注射免(mian)疫(yi)后(hou)(hou)，可(ke)以產生持久(jiu)、強(qiang)(qiang)(qiang)大的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)和(he)抗(kang)(kang)體(ti)，包(bao)括Omicron BA.4/5 37和(he)BQ.1，同(tong)時還(huan)產生了(le)(le)平(ping)衡的(de)(de)(de)(de)(de)Th1和(he)Th2免(mian)疫(yi)反應(ying)。最令人(ren)吃驚的(de)(de)(de)(de)(de)是，對(dui)于不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)SARS-CoV-1假(jia)病(bing)毒變種，這些非人(ren)靈長類動物(NHP)的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)體(ti)也(ye)(ye)都(dou)顯示(shi)出強(qiang)(qiang)(qiang)大而持久(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)和(he)活性。在(zai)(zai)大約1年后(hou)(hou)，研究人(ren)員(yuan)用第(di)三劑(ji)DCFHP-alum給恒(heng)河(he)(he)猴打(da)了(le)(le)加強(qiang)(qiang)(qiang)針，也(ye)(ye)在(zai)(zai)它們(men)體(ti)內產生了(le)(le)強(qiang)(qiang)(qiang)大的(de)(de)(de)(de)(de)、廣譜的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)和(he)抗(kang)(kang)體(ti)反應(ying)。也(ye)(ye)就是說(shuo)，DCFHP-alum不僅可(ke)以作用于新冠病(bing)毒的(de)(de)(de)(de)(de)各類變種，并且可(ke)以在(zai)(zai)全世界(jie)范圍內推廣新冠疫(yi)苗的(de)(de)(de)(de)(de)接種。這種方案非常經(jing)濟(ji)有效，以后(hou)(hou)每年打(da)一次加強(qiang)(qiang)(qiang)針即可(ke)。
實驗結果令人驚喜
為了(le)(le)研(yan)究DCFHP-alum疫(yi)(yi)苗(miao)的(de)穩定性(xing)，研(yan)究人員將(jiang)樣品(pin)在(zai)4?C、27?C或37?C儲存(cun)(cun)不同的(de)時(shi)間，并(bing)在(zai)單劑量小鼠免疫(yi)(yi)研(yan)究中(zhong)評(ping)估(gu)了(le)(le)這些儲存(cun)(cun)樣品(pin)的(de)免疫(yi)(yi)原性(xing)。值(zhi)得注(zhu)意的(de)是(shi)，在(zai)假病毒(du)中(zhong)和試(shi)驗中(zhong)，DCFHP-alum疫(yi)(yi)苗(miao)在(zai)所(suo)有溫度和儲存(cun)(cun)期(qi)都保持了(le)(le)類似的(de)免疫(yi)(yi)原性(xing)。因此研(yan)究人員的(de)結論是(shi)，DCFHP-alum在(zai)37?C下儲存(cun)(cun)兩周后依然是(shi)穩定的(de)。
研(yan)究人員選取了(le)(le)年齡在(zai)3至9歲(sui)之(zhi)間的(de)10只雄性恒河(he)猴，并把它(ta)們分成了(le)(le)兩(liang)組(A、B)。首先在(zai)第(di)0天(tian)同時對(dui)兩(liang)組恒河(he)猴進行初次免(mian)疫，然后在(zai)第(di)21天(tian)(A組)或第(di)92天(tian)(B組)接(jie)種(zhong)加(jia)強針(zhen)(圖(tu)3A)。根據加(jia)強免(mian)疫14天(tian)的(de)評估，更(geng)晚接(jie)種(zhong)加(jia)強針(zhen)的(de)恒河(he)猴可以產生(sheng)更(geng)好的(de)中和(he)抗體(圖(tu)3C和(he)D);平(ping)均而言，B組對(dui)不同變(bian)種(zhong)的(de)中和(he)反應相對(dui)于A組增(zeng)加(jia)了(le)(le)約4倍(bei)。
在進(jin)一步研究中發(fa)現，所有的(de)非人(ren)靈(ling)長類動物對原始毒株的(de)中和(he)抗體反應都持續了至少(shao)250天(tian)(圖4A和(he)C)。同樣，B組(zu)的(de)大多數動物對BA.4/5和(he)序列(lie)不同的(de)SARS-CoV-1保持了可檢測的(de)中和(he)效力，持續時間約為一年(圖4D)，其(qi)滴(di)度通常高于A組(zu)(圖4B)。
為(wei)了明確DCFHP-alum是否可以作(zuo)為(wei)每年(nian)接種的(de)疫(yi)苗(miao)，研究人員(yuan)在第381天給所有恒(heng)河猴(hou)再次(ci)注(zhu)射了加強(qiang)(qiang)針。結果(guo)顯示(shi)，A組(zu)和B組(zu)的(de)恒(heng)河猴(hou)都表現出強(qiang)(qiang)烈的(de)免疫(yi)反應。對原(yuan)始毒(du)株(zhu)、BA.4/5、SARS-CoV-1和BQ.1的(de)平均NT50值分別(bie)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(yuan)表示，DCFHP-alum疫苗雖(sui)然是基于最早(zao)的原始毒株序(xu)列(lie)，但(dan)卻(que)能(neng)在非人靈(ling)長類動物中，引發(fa)對(dui)SARS-CoV-2變種和(he)SARS-CoV-1強大且(qie)廣譜的中和(he)抗(kang)體反應(包括(kuo)針對(dui)BA.4/5、BQ.1和(he)SARS-CoV-1)，并(bing)且(qie)持續時間可(ke)以超過(guo)250天。
由于DCFHP-alum對非人(ren)靈長類動(dong)物進行(xing)初次(ci)免疫，可以(yi)(yi)對新冠變種(zhong)提供非常廣泛的(de)(de)(de)保護，因(yin)此DCFHP-alum可以(yi)(yi)作為一種(zhong)重要的(de)(de)(de)初防疫苗(miao)用(yong)于未接種(zhong)或未受感(gan)染的(de)(de)(de)人(ren)群。同(tong)時，作為常規兒(er)童免疫計劃的(de)(de)(de)一部分，鋁(lv)鹽佐劑出色(se)的(de)(de)(de)安全性在過去幾十(shi)年中已經得到證實(shi)，并且(qie)(qie)也(ye)是(shi)嬰(ying)兒(er)疫苗(miao)常用(yong)的(de)(de)(de)成分。因(yin)此，DCFHP-alum或許也(ye)是(shi)幫助嬰(ying)兒(er)中建(jian)立起針對SARS-CoV-2的(de)(de)(de)免疫印記的(de)(de)(de)一種(zhong)理想方式。此外，基于CHO的(de)(de)(de)細胞系可以(yi)(yi)實(shi)現新疫苗(miao)的(de)(de)(de)低成本、大規模生產，并且(qie)(qie)還可以(yi)(yi)在超過標準室溫(wen)(wen)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度下(xia)穩(wen)定保存兩周(zhou)以(yi)(yi)上。綜上所述，研究(jiu)人(ren)員認為，DCFHP-alum是(shi)開發新疫苗(miao)的(de)(de)(de)優秀候選。
參考(kao)資料：//www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.12.25.521784v1
