人類或許能戰(zhàn)勝新冠了？

最近，來自斯坦福的科學(xué)家研究出一種基于鐵蛋白的新冠納米顆粒疫苗，可以在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物中產(chǎn)生強(qiáng)效、持久、廣譜的中和抗體。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，新疫苗所能引起的抗體反應(yīng)，要比現(xiàn)有的mRNA疫苗強(qiáng)100倍。

而且更重要的是，它可以涵蓋所有已知的變種。

論文地址：https://doi.org/10.1101/2022.12.25.521784

如果能證實(shí)它在人體內(nèi)也能產(chǎn)生同樣強(qiáng)效的抗體，或許，新冠將和天花一樣，在人類社會(huì)中成為歷史。

順便一提，這項(xiàng)研究背后的金主爸爸，就是小扎。

終結(jié)新冠的疫苗，要來了？

自從新冠疫情爆發(fā)以來，科學(xué)家們已經(jīng)在疫苗的研究上取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。

數(shù)據(jù)顯示，在新冠爆發(fā)的第一年里，大規(guī)模的疫苗接種避免了超過1400萬人的死亡。

但是，現(xiàn)在全世界仍然對(duì)疫苗有著迫切的需求，據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，全球有將近10億人仍未接種SARS-CoV-2疫苗。另外，疫苗的成本普遍偏高，低溫存儲(chǔ)和運(yùn)輸都增加了它的成本，讓很多人無法承受。

而且，疫苗通過誘導(dǎo)或感染所提供的免疫力，會(huì)隨著時(shí)間的推移而減弱；同時(shí)，新冠屬于mRNA單鏈，非常容易發(fā)生變異，從而逃過疫苗的保護(hù)作用。

因此，我們非常需要一種能為所有SARS-CoV-2變種（VOCs）提供更持久免疫力的疫苗，來為全世界的人口（包括兒童和嬰兒）來提供保護(hù)。

現(xiàn)在，這個(gè)美好的愿望很有可能成為現(xiàn)實(shí)了。

來自Biohub和斯坦福的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種基于鐵蛋白的蛋白質(zhì)納米粒子疫苗——Delta-C70-Ferritin-HexaPro（DCFHP）。

他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)與氫氧化鋁作為唯一的佐劑（DCFHP-alum）配制時(shí)，新疫苗可在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物（nonhuman primates, NHPs）中，引發(fā)針對(duì)已知變種（包括Omicron BA.4/5、BQ.1等）以及SARS-CoV-1的中和抗體，而且效果持久。

而在初次免疫一年后的強(qiáng)化免疫中，DCFHP-alum也能引起強(qiáng)烈的抗原反應(yīng)。

此外，比起很多新冠疫苗，這種疫苗的保存條件并不苛刻。測(cè)試結(jié)果顯示，DCFHP-alum的效力可以在超過標(biāo)準(zhǔn)室溫的溫度下，保持至少14天。

研究者認(rèn)為，DCFHP-alum不僅可以在之后用作一年一次的加強(qiáng)針，并且對(duì)于兒童（包括嬰兒）來說也十分安全。

為什么是蛋白質(zhì)納米顆粒疫苗？

與亞單位疫苗相比，蛋白質(zhì)納米顆粒疫苗更容易被抗原呈遞的樹突狀細(xì)胞所吸收，而且納米顆粒促進(jìn)了抗原的多價(jià)呈遞，促進(jìn)了受體的聚集和隨后的B細(xì)胞激活。

目前，這種基于鐵蛋白的納米粒子疫苗，已經(jīng)顯示出對(duì)SARS-CoV-2和其他糖蛋白的強(qiáng)大體液免疫反應(yīng)，并且在臨床試驗(yàn)中也具有較高的安全性。

在此之前，這組研究人員曾嘗試過一種基于蛋白質(zhì)的納米顆粒疫苗——S?C-Fer。

S?C-Fer含有一個(gè)突變的弗林蛋白酶切割位點(diǎn)，和2-脯氨酸（2P）的預(yù)融合穩(wěn)定替代物（在FDA批準(zhǔn)的SARS-CoV-2 mRNA疫苗中也有這種替代物）。

尤其重要的是，S?C-Fer還刪除了刺突蛋白胞外域（spike ectodomain）C端的70個(gè)氨基酸殘基。

刺突 (S) 是一種在SARS-CoV-2表面表達(dá)的結(jié)構(gòu)糖蛋白，是宿主和組織嗜性的關(guān)鍵決定因素。SARS-CoV-2 S在ACE2受體結(jié)合后介導(dǎo)進(jìn)入靶細(xì)胞，因此是潛在的治療藥物靶點(diǎn)

刪除的這些殘基，包含著免疫顯性的、線性（非構(gòu)象）的表位。在康復(fù)期的新冠血漿中，這些表位時(shí)常被抗體作為靶點(diǎn)。

相對(duì)于其他疫苗，如果從鐵蛋白納米顆粒上去除了這些免疫顯性的線性表位，和修改后的刺突蛋白的多價(jià)呈現(xiàn)，就會(huì)大大改善誘發(fā)的抗體對(duì)小鼠的中和效力。

將S?C-Fer升級(jí)為DCFHP

在本次實(shí)驗(yàn)中，研究人員采用的是S?C-Fer的升級(jí)版本,——Delta-C70-Ferritin-HexaPro，或者可以稱為DCFHP。

他們用上述的四個(gè)脯氨酸替代物來補(bǔ)充了2P穩(wěn)定替代物，創(chuàng)造出了一個(gè)六個(gè)脯氨酸替代物（HexaPro）的版本。

DCFHP示意圖，包括將S?C-Fer轉(zhuǎn)化為DCFHP所做的修改

上述工作表明， 相對(duì)于2P的版本，HexaPro SARS-CoV-2刺突蛋白具有更高的穩(wěn)定性和更好的表達(dá)。

另外，在溫度變化的情況下，DCFHP的穩(wěn)定性也比S?C-FER更強(qiáng)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DCFHP-alum在小鼠體內(nèi)引起了針對(duì)SARS-CoV-2變種的強(qiáng)大而持久的免疫反應(yīng)。

此外，通過對(duì)小鼠的免疫情況，研究人員發(fā)現(xiàn)，DCFHP-alum在4℃至37℃的溫度范圍內(nèi)，至少可以保持14天的穩(wěn)定性。

因此可以推測(cè)：DCFHP-alum疫苗無需冷藏。

DCFHP的三維重建冷凍電鏡密度圖

隨后，研究人員又在恒河猴體內(nèi)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

在用DCFHP-alum對(duì)恒河猴進(jìn)行了兩劑量的肌肉注射免疫后，可以產(chǎn)生持久、強(qiáng)大的中和抗體，包括Omicron BA.4/5 37和BQ.1，同時(shí)還產(chǎn)生了平衡的Th1和Th2免疫反應(yīng)。

最令人吃驚的是，對(duì)于不同的SARS-CoV-1假變種，這些非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物（NHP）的抗體也都顯示出強(qiáng)大而持久的中和活性。

在大約1年后，研究人員用第三劑DCFHP-alum給恒河猴打了加強(qiáng)針，也在它們體內(nèi)產(chǎn)生了強(qiáng)大的、廣譜的中和抗體反應(yīng)。

也就是說，DCFHP-alum不僅可以作用于新冠的各類變種，并且可以在全世界范圍內(nèi)推廣新冠疫苗的接種。

這種方案非常經(jīng)濟(jì)有效，以后每年打一次加強(qiáng)針即可。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人驚喜

為了研究DCFHP-alum疫苗的穩(wěn)定性，研究人員將樣品在4?C、27?C或37?C儲(chǔ)存不同的時(shí)間，并在單劑量小鼠免疫研究中評(píng)估了這些儲(chǔ)存樣品的免疫原性。

值得注意的是，在假毒中和試驗(yàn)中，DCFHP-alum疫苗在所有溫度和儲(chǔ)存期都保持了類似的免疫原性。

因此研究人員的結(jié)論是，DCFHP-alum在37?C下儲(chǔ)存兩周后依然是穩(wěn)定的。

研究人員選取了年齡在3至9歲之間的10只雄性恒河猴，并把它們分成了兩組（A、B）。

首先在第0天同時(shí)對(duì)兩組恒河猴進(jìn)行初次免疫，然后在第21天（A組）或第92天（B組）接種加強(qiáng)針（圖3A）。?

根據(jù)加強(qiáng)免疫14天的評(píng)估，更晚接種加強(qiáng)針的恒河猴可以產(chǎn)生更好的中和抗體（圖3C和D）；平均而言，B組對(duì)不同變種的中和反應(yīng)相對(duì)于A組增加了約4倍。

在進(jìn)一步研究中發(fā)現(xiàn)，所有的非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物對(duì)原始毒株的中和抗體反應(yīng)都持續(xù)了至少250天（圖4A和C）。

同樣，B組的大多數(shù)動(dòng)物對(duì)BA.4/5和序列不同的SARS-CoV-1保持了可檢測(cè)的中和效力，持續(xù)時(shí)間約為一年（圖4D），其滴度通常高于A組（圖4B）。

為了明確DCFHP-alum是否可以作為每年接種的疫苗，研究人員在第381天給所有恒河猴再次注射了加強(qiáng)針。

結(jié)果顯示，A組和B組的恒河猴都表現(xiàn)出強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)。對(duì)原始毒株、BA.4/5、SARS-CoV-1和BQ.1的平均NT50值分別約為10^4、10^3.5、10^3和10^3（圖5A-H）。

總結(jié)一下

研究人員表示，DCFHP-alum疫苗雖然是基于最早的原始毒株序列，但卻能在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物中，引發(fā)對(duì)SARS-CoV-2變種和SARS-CoV-1強(qiáng)大且廣譜的中和抗體反應(yīng)（包括針對(duì)BA.4/5、BQ.1和SARS-CoV-1），并且持續(xù)時(shí)間可以超過250天。

由于DCFHP-alum對(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)行初次免疫，可以對(duì)新冠變種提供非常廣泛的保護(hù)，因此DCFHP-alum可以作為一種重要的初防疫苗用于未接種或未受感染的人群。

同時(shí)，作為常規(guī)兒童免疫計(jì)劃的一部分，鋁鹽佐劑出色的安全性在過去幾十年中已經(jīng)得到證實(shí)，并且也是嬰兒疫苗常用的成分。因此，DCFHP-alum或許也是幫助嬰兒中建立起針對(duì)SARS-CoV-2的免疫印記的一種理想方式。

此外，基于CHO的細(xì)胞系可以實(shí)現(xiàn)新疫苗的低成本、大規(guī)模生產(chǎn)，并且還可以在超過標(biāo)準(zhǔn)室溫的溫度下穩(wěn)定保存兩周以上。

綜上所述，研究人員認(rèn)為，DCFHP-alum是開發(fā)新疫苗的優(yōu)秀候選。