1945 年,密歇根大学病毒学家托马斯·弗朗西斯 (Thomas Francis) 和他的合作者乔纳斯·索尔克 (Jonas Salk)(后来因开发出第一种脊髓灰质炎疫苗而享誉全球)发明了第一种流感疫苗,此后不久,科学家们便开始了长达数十年的探索,以研制出更好的流感疫苗。
在全球范围内,季节性流感的发病率和死亡率令人震惊。据估计,每年有 10 亿人感染流感,导致 29 万至 64 万人死亡。仅在美国,这个流感季节就被认为是自 2009 年以来最严重的一次。据美国疾病控制和预防中心 (CDC) 统计,自 10 月以来,估计已有 65 万人住院,死亡人数超过 1.6 万人。预计在 5 月流感季节结束之前,这些统计数据还会增加。
疫苗学家长期以来一直在推动研制一种对季节性和大流行性流感病毒株有效的通用流感疫苗。
现在,在美国国家过敏和传染病研究所疫苗研究中心进行的一系列实验中,科学家们正在报告他们最终希望研制出一种更有效的流感疫苗的工作。
这意味着一种能够引发强烈免疫反应并且不需要季节性更新的疫苗。该中心的科学家已经将目标锁定在三种基于高度保守的流感蛋白亚型的候选疫苗上。该团队的研究是首次测试这些亚型的前景,并且正值美国生物医学研究(尤其是疫苗研究)不确定的时期。
“开发通用流感疫苗的一个主要障碍是流感病毒的多样性,禽流感病毒反复蔓延至哺乳动物物种,包括近年来美洲发生的几例人类 H5 感染病例,凸显了流感大流行的潜在风险。
甲型流感病毒和乙型流感病毒可导致人类感染,但甲型流感病毒还会感染多种动物。事实上,野生鸟类是大多数甲型流感病毒(包括 H5N1)和其他禽流感病毒株的天然宿主。该团队认为,选择保守区域与强效抗体攻击相关的潜在疫苗株可能会更好地预防季节性流感和大流行性流感。
他们的研究集中在流感病毒表面的一种微小蛋白质上:血凝素,这对通用流感疫苗研究来说并不新鲜。事实上,数十种实验性通用疫苗和大流行性疫苗都是基于这种蛋白质。现在的不同之处在于,该团队专注于过去很少进行分析的血凝素亚型。
血凝素是两种重要的流感病毒表面蛋白之一。流感科学家感兴趣的甚至不是整个蛋白质,而是蛋白质的“茎”区,该区域长期以来一直是研究的主要目标。茎在各种流感病毒株中遗传稳定。
血凝素的形状可以想象成一个亚微观蘑菇,茎顶部有一个宽阔的头部。无数血凝素蛋白的头部与另一种蘑菇形流感蛋白——神经氨酸酶一起排列在病毒的表面部分。
在感染过程中,血凝素负责将病毒附着在宿主细胞上。神经氨酸酶是一种酶,它能从已感染的细胞中切割糖唾液酸,使新产生的流感病毒逃出细胞,传播并感染其他病毒。
世界各地的疫苗学家一直在竞相开发通用流感疫苗,他们已将血凝素作为疫苗的基础蛋白。这些研究人员将血凝素亚型分为两大类,简称为第 1 组和第 2 组。
第 1 组中有 12 种血凝素亚型,它们来自多种不同的流感病毒:H1、H2、H5、H6、H8、H9、H11、H12、H13、H16、H17 和 H18。第 2 组包括 6 种:H3、H4、H7、H10、H14 和 H15。
保守的流感血凝素茎是交叉中和抗体的靶标,现在用于预防流感大流行的疫苗策略。对第 1 组干细胞的抗体反应已被广泛描述,但对第 2 组干细胞的了解甚少。
上述研究涉及第 2 组干细胞。尽管干细胞的尺寸很小,但它的长度上具有引发强大抗体反应的特定区域。研究团队分析了基于三种第 2 组血凝素亚型的三种疫苗。研究目标是双重的:确定这些疫苗引发抗体反应的有效性,并精确绘制出抗流感抗体聚集在干细胞的哪个位置。这些位点被称为表位,它们对于确定抗流感抗体的聚集至关重要。