Cell：新型疫苗技术在小鼠体内产生更多针对新冠病毒的抗体

在一项新的研究中，美国加州理工学院开发的一项新技术旨在制造更强效的疫苗，首先从 SARS-CoV-2（引起 COVID-19 的冠状病毒）开始。在小鼠研究中，这种原型疫苗激发的抗体是目前 COVID-19 疫苗的五倍。这种新疫苗产生的抗体对 SARS-CoV-2 原始毒株、delta 变种和 omicron 变种均有效。相关研究结果近期发表在Cell期刊上，论文标题为“ESCRT recruitment to SARS-CoV-2 spike induces virus-like particles that improve mRNA vaccines”。这项新的研究是在加州理工学院生物学与生物工程学教授Pamela Björkman的实验室进行的。这项研究由Magnus Hoffmann领导。

这种新的候选疫苗被称为“混合（hybrid）”疫苗，因为它结合了辉瑞公司和莫德纳公司疫苗使用的 mRNA 技术的特点和基于蛋白纳米颗粒的疫苗（如 Novavax 疫苗）的特点。除了帮助对抗 COVID-19，这种技术有朝一日还可能改进针对HIV、流感病毒和其他多种病原体的疫苗。

Björkman说，“对于任何疫苗接种或感染，抗体水平都会随着时间的推移而降低。理想的疫苗能产生强大的免疫反应，引起高水平的抗体，减轻病毒多种变种的感染，并引起细胞毒性T细胞反应，杀死受感染的细胞，防止严重疾病和死亡。”

疫苗教会免疫系统如何识别和对抗特定的病原体，但有多种方法可以做到这一点。目前的 SARS-CoV-2 疫苗通过向人体提供这种冠状病毒的刺突蛋白的遗传物质（mRNA）或该蛋白本身的片段，教免疫系统识别这种蛋白。这种新型候选疫苗是一种混合技术，结合了基于 mRNA 和基于蛋白的两种策略。在小鼠研究中，只需要两次免疫接种就能产生针对基于 Omicron 的变种的强效抗体水平，而传统的 COVID-19 疫苗则需要三次免疫接种。

Hoffmann说，“在自然感染过程中，免疫系统既会遇到受感染的细胞，也会遇到游离的病毒颗粒。目前的 mRNA 疫苗模拟受感染的细胞，而基于蛋白纳米颗粒的疫苗则模拟游离病毒颗粒来刺激免疫反应。我们的混合技术则两者兼而有之。”

加州理工学院分子生物学教授、理查德-默金转化研究所主任Barbara Wold说，“理查德-默金转化研究所的重点是为加州理工学院实验室的研究成果转化提供种子并加速其转化。作为我们的首位理查德-默金转化研究所研究员，Magnus如今领导着一个推进EABR技术发展的实验室。这是一种创新方法，它以现有的细胞机制为基础，加强并更准确地调整免疫反应。从这个起点出发，Magnus和他的新团队可以期待优化和扩展这种混合方法。虽然还有很多研究工作要做，但如果一切顺利，他们最终将实现为多种人类疾病研制更有效、更持久疫苗的承诺。这就是全垒打。”

疫苗及其他：解读 EABR 技术

这项研究的重大突破是一种新技术，它利用现有的细胞机制，设计膜蛋白（比如 SARS-CoV-2 刺突蛋白），诱导形成类似病毒的纳米颗粒，使其从细胞膜上脱落。在这一特殊应用中，该技术被用于开发疫苗，但它也可用于多种研究目的。

要了解这种称为 EABR（ESCRT-and ALIX-binding region, ESCRT 和 ALIX 结合区）技术的新技术如何生产出更好的 COVID-19 疫苗，了解当前疫苗技术的工作原理很有帮助。

当前的mRNA 疫苗含有编码 SARS-CoV-2 刺突蛋白的遗传物质，它们通过诱导人体自身细胞产生无害的蛋白片段来发挥作用。这些片段由疫苗接种者自身的蛋白合成机制产生，粘附在他们的一部分细胞的表面上，提醒人体的免疫细胞通过 B 细胞和 T 细胞识别 SARS-CoV-2 病毒，其中B 细胞产生的抗体可以中和这种病毒，T 细胞则可以消灭受感染的细胞。

图片来自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.04.024。

另一方面，基于蛋白的疫苗包含刺突蛋白本身的片段，并将其直接送入人体，在体内自由循环。与 mRNA 疫苗一样，免疫系统会立即发挥作用，产生与这种蛋白形状精确匹配的抗体，并教会免疫细胞如何识别它。

这种基于 EABR 技术的新疫苗与 mRNA 疫苗相似，都含有编码 SARS-CoV-2刺突蛋白的遗传物质。注射后，细胞摄取 mRNA，并开始利用自身的细胞机器制造蛋白片段。

不过，这种混合技术还在这些片段上加入了额外的小“尾巴”。这些“尾巴”激活了一系列自然细胞过程（称为 ESCRT 途径），使这些片段聚集在一起，形成纳米大小的尖球，即病毒样颗粒（virus-like particle）。与传统的 mRNA 疫苗一样，一些刺突蛋白片段会留在细胞表面，而病毒样颗粒则会从细胞表面出芽，并以与基于蛋白的疫苗纳米颗粒相同的方式在体内循环。

用于构建自组装纳米颗粒的 EABR 技术可能用于除开发疫苗之外的多种不同研究目的，包括基于纳米颗粒向特定靶细胞（如癌细胞）递送治疗药物。加州理工学院的多个实验室正与Magnus团队合作，将 EABR 技术用于多种研究。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Magnus A.G. Hoffmann et al. ESCRT recruitment to SARS-CoV-2 spike induces virus-like particles that improve mRNA vaccines. Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.04.024.