Science重磅！新一代納米疫苗即將問世，可免疫8種冠狀病毒，預防未來變體

來源：作者：人氣：-發表時間：2022-07-25 09:45:00【大中小】

摘要：說到納米材料大家應該并不陌生，但你聽過“納米疫苗”嗎？近日，科學家們已經將納米級材料作為載體，應用到研發新冠疫苗中。目前，一款馬賽克蛋白質納米疫苗即將問世，有望對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病毒中基因組最大的病毒。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致SARS、MERS和SARS-CoV-2的病毒，是感染人類和動物的冠狀病毒的一個子集。

2022年7月5日，美國加州理工學院和英國牛津大學合作在頂級期刊Science以“first release”形式發表了一篇題為“Mosaic RBD nanoparticles protect against challenge by diverse sarbecoviruses in animal models”的研究論文。研究團隊稱正開發一種名為“Mosaic-8”的多功能疫苗，可保護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。

Mosaic-8：8種不同的SARS樣冠狀病毒的刺突結構域組成的疫苗

據悉，“Mosaic-8”疫苗使用了包括新冠病毒在內的8種冠狀病毒毒株的60個片段。研究人員將8種冠狀病毒的刺突結構片段附著在由蛋白質納米級顆粒組成的疫苗上。這種納米級顆粒上附著帶有標記的病毒蛋白，當疫苗注射到動物體內時，納米粒子疫苗會將這些病毒片段呈現給免疫系統，刺激免疫系統識別并產生抵抗特定病原體的蛋白質，從而激活T淋巴細胞和先天免疫細胞的免疫反應。數據顯示，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年爆發的SARS以及SARS-CoV病毒的侵害。

為了進一步觀察 “Mosaic-8”的有效性，該團隊對小鼠進行了三組實驗。第一組為對照組，他們只給小鼠接種了沒有任何病毒碎片附著的納米顆粒籠結構；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。實驗中使用的小鼠經過基因改造，可以表達人類ACE2受體（注：ACE2受體是新冠病毒和相關病毒在感染人類細胞時的相關受體）。

圖2 “Mosaic-8”疫苗由來自8種不同病毒的RBD組成（圖源：[1]）

研究人員發現如下：

接種了裸納米顆粒結構的小鼠在感染SARS-CoV或SARS-CoV-2時死亡；接種了只包裹有SARS-CoV-2 RBD的同型納米顆粒的小鼠對SARS-CoV-2感染有保護作用，但在暴露于SARS-CoV時感染死亡。該項結果間接表明，目前正在多國開發的同型SARS-CoV-2納米顆粒疫苗可能對SARS-CoV-2有效，但可能不能廣泛地保護來自動物宿主的其他SARS樣β冠狀病毒或未來的SARS-CoV-2變種；

圖3 Mosaic-8的廣泛保護作用（圖源：[1]）

接種了“Mosaic-8”納米顆粒的小鼠在被暴露于SARS-CoV-2和SARS-CoV的挑戰中都順利存活下來，并且未出現體重下降或其他顯著的病理變化。

研究人員證實，該疫苗能在擁有類人細胞受體的基因工程小鼠體內誘導“廣譜”抗體，以靶向冠狀病毒的“刺突蛋白”。那么對于靈長類動物的效果如何呢？我們繼續來了解一番。

對非人靈長類動物同樣有效，可防范未來變種

隨后，為了驗證和觀察該疫苗在靈長類動物中的效果，研究團隊進一步在非人靈長類動物身上進行了類似實驗，直接比較接種“Mosaic-8”疫苗與未接種疫苗的效果。研究人員發現，當接種了“Mosaic-8”后，并未在暴露于SARS-CoV-2或SARS-CoV的動物中檢測出病毒感染。此項結果再次表明“Mosaic-8”候選疫苗有可能對導致COVID-19大流行的當前和未來的病毒變體起到保護作用，或能防止未來SARS樣β冠狀病毒從動物宿主中潛在的病毒溢出。

圖4 Mosaic-8b免疫誘導的中和抗體（圖源：[1]）

下一步，研究主導人Pamela J. Bjorkman教授將帶領小組成員，在由流行病防范倡議聯盟（Coalition for Epidemic Preparedness Innovations，CEPI）支持的一期臨床試驗中評估此款納米疫苗的安全性與有效性。臨床試驗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，為了提前做好臨床試驗準備，Bjorkman實驗室正計劃進行臨床前動物模型實驗，以比較先前接種過新冠疫苗動物的免疫反應與對SARS-CoV-2感染或疫苗接種不敏感動物的免疫反應。

CEPI的首席執行官Richard J. Hatchett博士表示:“自大流行一開始，我們就討論了疫苗開發多樣化的必要性，此項新研究的突破展示了尋求新疫苗平臺的巨大潛力，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，協助開展該款疫苗的第一階段臨床試驗”。

新冠病毒變異不斷，“泛”冠狀病毒疫苗勢在必行

三年來，新冠病毒不斷出現新的變種，讓我們對冠狀病毒的“善變”深有體會。沒有人能預測什么時候又會有新的冠狀病毒在人類社會中造成大流行，但研發一款能在未來應對各種冠狀病毒的疫苗或許可以更好地保護我們。

Bjorkman教授表示，“事實證明，SARS-CoV-2已經證明自己有能力制造新的毒株變種，從而延長全球COVID-19大流行的時間。此外，在過去20年里，三種β冠狀病毒已經成功從動物宿主傳染到人類。因為我們無法預測，那些隱藏在動物體內的大量病毒，哪些會通過成功進化，又再次感染人類。而這每一次感染都有可能導致另一場席卷全球的大流行。我們正努力嘗試的是研發一種一體化疫苗，不管哪種動物傳染的病毒或是病毒進化到什么程度，都可抵御類似SARS的β冠狀病毒。這種疫苗不僅可預防SARS-CoV-2的當前變種，甚至可以預測未來變種，無需更新便可實現一勞永逸的效果。這些事實都表明，生產具有廣泛保護性的疫苗事關重大且迫在眉睫。

參考資料：

[1] Mosaic nanoparticles elicit cross-reactive immune responses to zoonotic coronaviruses in mice