傳統(tǒng)疫苗通常含有抗原(各自病原體的成分),這些抗原與靶細(xì)胞表面的受體結(jié)合,從而引發(fā)疾病。柏林慈善衛(wèi)生研究所(BIH)和Max delbr<e:1> ck中心的科學(xué)家們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),低受體結(jié)合的抗原變異可能有利于疫苗的開發(fā)。研究組發(fā)現(xiàn)了缺乏結(jié)合親和力的刺突蛋白突變體,成功開發(fā)出了針對新冠病毒的新疫苗??茖W(xué)家們已經(jīng)在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)歐洲免疫學(xué)雜志.
疫苗誘導(dǎo)產(chǎn)生特異性中和抗體,以對抗被注射到體內(nèi)的病原體抗原,如SARS-CoV-2病毒的刺突蛋白。如果隨后發(fā)生感染,這些抗體可以被動員起來對抗病原體。為了獲得高疫苗效力,接種疫苗后血液中必須有足夠數(shù)量的病原體成分循環(huán)。
問題的關(guān)鍵
然而,在血液中自由漂浮的病原體成分的數(shù)量減少了,因?yàn)樗鼈兙哂信c受體結(jié)合的特性。通常,病原體——以及因此接種的病原體的成分——在宿主生物體的許多位置找到合適的受體,它們可以與之對接。SARS-CoV-2病毒也是如此。ACE2受體在這里起著核心作用,它與病毒的刺突蛋白相互作用。這種受體不僅存在于呼吸道,而且廣泛分布于全身。在COVID-19感染和疫苗接種中,刺突蛋白都可以占據(jù)ACE2受體。
但凱瑟琳·德拉羅莎認(rèn)為,這可能是不利的,特別是當(dāng)它涉及到免疫反應(yīng)。這位免疫學(xué)家在BIH擁有轉(zhuǎn)化免疫機(jī)制的約翰娜·科萬特教授職位,同時(shí)也領(lǐng)導(dǎo)著馬克斯·德爾布里<s:1>克中心的一個(gè)研究小組。“一旦疫苗成分與細(xì)胞表面合適的受體結(jié)合,”de la Rosa解釋說,“它們或多或少就會受到免疫系統(tǒng)的保護(hù)。它們?yōu)樨?fù)責(zé)產(chǎn)生病原體特異性抗體的B細(xì)胞提供較少的目標(biāo),因?yàn)槭荏w結(jié)合有效地掩蓋了這些免疫細(xì)胞的識別特征。因此,疫苗的效力降低了。”
還有另一個(gè)缺點(diǎn):不能排除疫苗誘導(dǎo)的受體結(jié)合可能導(dǎo)致細(xì)胞功能失調(diào)和體內(nèi)平衡失調(diào)。
一個(gè)聰明的選擇
在de la Rosa看來,理想的疫苗應(yīng)該是“身體惰性”(在體內(nèi)幾乎沒有反應(yīng))和“b細(xì)胞激活”。這種組合產(chǎn)生了BIBAX這個(gè)名字,這是研究人員所稱的他們開發(fā)并成功測試了針對SARS-CoV-2的創(chuàng)新疫苗。刺突蛋白“僅僅”作為一種模型蛋白,因?yàn)?mdash;—從一開始就很清楚——這種新策略也可能對其他疫苗產(chǎn)生興趣。
根據(jù)科學(xué)家們的設(shè)想,那些與受體結(jié)合的傾向較低的變異——在這種情況下是ACE2受體——應(yīng)該有利于疫苗的開發(fā)。他們的工作涉及使用各種實(shí)驗(yàn)室制造的刺突蛋白變體,由于點(diǎn)突變(微小的遺傳變化),每種變體的功能特性略有不同。使用一種創(chuàng)新的計(jì)算方法,研究人員通過深度突變掃描數(shù)據(jù)篩選缺乏結(jié)合親和力但具有高免疫原性的刺突抗原突變體。他們找到了一種叫做RBD-G502E的,它非常接近所需的特征,并選擇它作為他們疫苗的抗原變體。
新疫苗原型?
de la Rosa解釋說:“我們在細(xì)胞培養(yǎng)和動物模型中的研究表明,新型SARS-CoV-2疫苗具有優(yōu)越性,我們認(rèn)為它適合作為原型。”她補(bǔ)充說,她希望它對B細(xì)胞有針對性的有效作用。“我們證明了刺突蛋白變體RDB-G502E幾乎不與ACE2受體結(jié)合。”當(dāng)使用RDB-G502E時(shí),沒有觀察到受體向細(xì)胞內(nèi)部的轉(zhuǎn)運(yùn),這是抗原與受體結(jié)合后的典型轉(zhuǎn)運(yùn)。
該抗原變體在免疫原性方面也符合預(yù)期。在兔免疫中,基于rdb - g502的疫苗導(dǎo)致血液中中和抗體濃度比傳統(tǒng)疫苗高3.3倍。通過有針對性地選擇缺乏結(jié)合親和力的免疫原性病原體抗原,可以顯著提高提供針對SARS-CoV-2的可靠疫苗保護(hù)的機(jī)會。de la Rosa的研究小組認(rèn)為,這種新型疫苗設(shè)計(jì)也有望對抗其他病原體。de la Rosa強(qiáng)調(diào)說:“針對SARS-CoV-2有有效的疫苗,但盡管進(jìn)行了深入的研究,仍缺乏針對其他病原體的疫苗。”我們有初步證據(jù)表明,BIBAX策略可能有利于疫苗保護(hù)其他冠狀病毒和皰疹病毒,迄今為止尚未實(shí)現(xiàn)足夠的疫苗保護(hù)。”Kathrin de la Rosa的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在計(jì)劃進(jìn)一步調(diào)查這些發(fā)現(xiàn)。
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