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新型免疫系统刺激纳米粒子或能帮助研发出更强大的疫苗

2021-12-08 13:41 · 稿源: cnbeta

使疫苗更强大的一个常见策略是将其跟佐剂--一种刺激免疫系统产生更强反应的化合物--一起投放。现在,来自MIT、拉霍亚免疫学研究所和其他机构的研究人员已经设计出了一种新的纳米粒子佐剂,它可能比现在使用的其他佐剂更有效。而在小鼠身上的研究表明,它能显著提高接种艾滋病毒、白喉和流感疫苗后的抗体产生。

资料图

Darrell Irvine指出:“我们开始研究这种特殊的配方并发现它具有难以置信的效力,它几乎比我们尝试过的其他任何东西都要好。”据悉,Irvine是MIT生物工程和材料科学与工程系的教授、MIT科赫综合癌症研究所的副主任以及MIT和哈佛大学拉贡研究所的成员。

研究人员现在希望将这种佐剂纳入目前正在进行临床试验的艾滋病毒疫苗中以此来能提高其性能。

Irvine和拉霍亚免疫学研究所传染病和疫苗研究中心的教授Shane Crotty是这项研究的论文第一作者,该研究于2021年12月3日发表在《Science Immunology》上。论文的第一作者还包括MIT前博士后Murillo Silva和拉霍亚研究所的工作人员科学家Yu Kato。

更强大的疫苗

尽管使用佐剂来提高疫苗效力的想法已经存在了几十年,但目前只有少数几种经FDA批准的疫苗佐剂。一种是氢氧化铝,这是一种能诱发炎症的铝盐;另一种是用于流感疫苗的油水乳液。几年前,FDA批准了一种基于皂素的佐剂,这是一种从智利皂皮树的树皮中提取的化合物。

皂素配制的脂质体现在被用作带状疱疹疫苗的佐剂,并且皂素还被用于一种叫做免疫刺激复合物(ISCOM)的笼状纳米粒子,该疫苗目前正在进行临床试验。

研究人员已经表明,皂素能促进炎症免疫反应并刺激抗体产生,但它们是如何做到这一点的还不清楚。在新研究中,MIT和拉霍亚团队想弄清楚佐剂是如何发挥其作用的并看看他们是否能使其更有效力。

为此,他们设计了一种新型佐剂,它跟ISCOM佐剂相似但还包含了一种叫做MPLA的分子--这是一种toll样受体激动剂。当这些分子跟免疫细胞上的受体结合时它们会促进炎症。研究人员将他们的新佐剂称为SMNP(全称saponin/MPLA nanoparticles)。

“我们预计这可能很有趣,因为皂素和toll样受体激动剂都是已经被单独研究过的佐剂并被证明是非常有效的,”Irvine说道。

研究人员通过将佐剂跟一些不同的抗原或病毒蛋白片段一起注入小鼠体内进行测试。这些包括两种HIV抗原以及白喉和流感抗原。他们将这种佐剂跟其他几种被批准的佐剂进行了比较,结果发现这种基于皂素的新纳米粒子比其他任何一种佐剂都能引起更强的抗体反应。

据悉,研究人员使用的HIV抗原之一是一种HIV包膜蛋白纳米粒子,它呈现出许多存在于HIV病毒表面的gp120抗原的拷贝。这种抗原最近完成了一期临床试验的初步测试。Irvine和Crotty是斯克里普斯研究所的艾滋病毒/艾滋病疫苗开发联合会的成员,该联合会负责该试验。研究人员现在希望开发出一种大规模制造新佐剂的方法以便在明年开始的另一项临床试验中跟艾滋病毒包膜三聚体一起进行测试。另外,将包膜三聚体跟传统疫苗佐剂氢氧化铝相结合的临床试验也在进行中。

“氢氧化铝是安全的,但不是特别有效,所以我们希望(新佐剂)将是一个有趣的替代物,以此来引起人们的中和抗体反应,”Irvine说道。

快速流动

当疫苗被注射到手臂时它们通过淋巴管到达淋巴结,并在那里遇到并激活B细胞。研究小组发现,新的佐剂加快了淋巴流向淋巴结的速度,进而帮助抗原在开始分解之前到达那里。它部分是通过刺激被称为肥大细胞的免疫细胞来做到这一点的,而以前人们并不知道这些细胞会参与疫苗反应。

“迅速到达淋巴结是有用的,因为一旦你注射了抗原它就开始慢慢分解。B细胞越早看到该抗原它就越有可能是完全完整的,这样B细胞就会以该结构为目标,因为它将存在于本地病毒上,”Irvine说道。

此外,一旦疫苗到达淋巴结,佐剂就会使作为屏障的巨噬细胞层迅速死亡并使抗原更容易进入淋巴结。

佐剂帮助提高免疫反应的另一种方式是通过激活炎症细胞因子以推动更强的反应。研究人员在佐剂中加入的TLR激动剂被认为能放大这种细胞因子反应,但其背后的确切机制目前尚不清楚。

这种佐剂还可能对任何其他类型的亚单位疫苗有用,这些疫苗由病毒蛋白或其他分子的片段组成。除了在艾滋病毒疫苗方面的工作外,研究人员还在跟科赫研究所的J. Christopher Love实验室一起研究一种潜在的COVID-19疫苗。这种新佐剂似乎还有助于刺激T细胞的活性,这可能使它成为癌症疫苗的一个组成部分,其目的是刺激人体自身的T细胞来攻击肿瘤。

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