《Nature新突破:改变免疫途径,大大提高结核疫苗的作用》

  • 来源专题:中国科学院病毒学领域知识资源中心
  • 编译者: malili
  • 发布时间:2020-01-05
  • 结核病(TB)是一种古老的疾病,是全球导致死亡的主要传染病原因,然而,世界上唯一获得许可的结核病疫苗:卡介苗Bacille Calmette-Guerin(BCG)却是一个世纪前开发的。卡介苗通过皮内注射婴儿,可以防止婴儿患上传染性结核病,但在预防无论是青少年还是成年人的肺结核方面却效果不佳。

    近期,来自美国国立卫生研究院过敏与传染病研究所(NIAID)的研究人员及其同事发现,只需将剂量和给药方式从皮内(ID)更改为静脉内(IV),可以大大提高疫苗保护已经接触结核分枝杆菌(Mtb)后的猕猴免受感染的效果。

    这些发现为了解结核感染和针对疾病的疫苗保护机??制提供了新的认识。此外,这项研究还支持在临床试验中对静脉注射BCG进一步解析,确定这种途径是否可以改善青少年和成年人的预防性。

    这一研究成果公布在Nature杂志上。研究由NIAID疫苗研究中心的医学博士Robert A. Seder和医学博士Mario Roederer领导。其他研究人员还包括匹兹堡大学医学院的JoAnne L. Flynn博士。

    为了控制Mtb感染并预防临床疾病,结核病疫苗必须引起免疫系统T细胞(特别是肺部T细胞)的强烈持续反应。但是,BCG给药的标准ID途径可能无法在肺中产生足够多的这些关键细胞。 NIAID研究人员及其同事假设,通过静脉内或气雾剂(AE)途径来进行BCG给药可以克服这一障碍,从而在强毒Mtb攻击后,为猕猴提供更好的保护,使其免受感染和/或疾病。

    在他们的研究中,动物群通过ID,AE或IV途径接受了BGC疫苗接种。研究人员在接种疫苗后的24周内评估了血液和从肺部抽出的液体中的免疫反应。结果发现,静脉注射BCG疫苗后,血液和肺部T细胞的持久水平最高。

    接种疫苗六个月后,研究人员通过将细菌直接引入动物的肺部,让几组接种(通过ID,AE或IV途径免疫)的猕猴和一组未接种过猕猴接触于Mtb毒株,然后追踪三个月的感染和疾病发展情况。

    研究表明,接受IV BCG疫苗接种的10只动物中有9只受到高度保护;6只在任何测试组织中均未发现可检测到的感染,3只肺组织中的Mtb细菌计数非常低。所有未接种疫苗的动物,以及通过ID或AE途径免疫的动物均表现出明显更大的感染迹象。

    研究人员得出结论,IV BCG在重症结核病动物模型中提供了前所未有的保护程度,“代表着结核病疫苗研究领域的重大进步”。

    注:

    皮内注射是把药物注射到皮肤的表皮以下,一般是真皮层以上,不到皮下组织。(一些疫苗多是这样的,还有药敏实验,还有局麻的前部操作) 肌肉注射位置更深一些,深达肌肉组织。

相关报告
  • 《Nature:静脉注射可显著提高结核疫苗的功效》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-01-05
    • 在全球范围内,尽管绝大多数人都接种了疫苗,但死于结核病的人数仍超过其他任何传染病。卡介苗(Bacille Calmette-Guérin, BCG)是唯一商业可用的人类结核病疫苗(TB疫苗),它是由减毒牛型结核杆菌悬浮液制成的活菌苗。卡介苗已有100多年的历史,是世界上使用最广泛的疫苗之一,但它的功效差异很大。 鉴于猴子极易感染结核杆菌(TB),在一项新的研究中,来自美国国家过敏与传染病研究所(NIAID)和匹兹堡大学医学院的研究人员以猴子作为研究对象,发现静脉注射TB疫苗可高度保护猴子免受结核杆菌感染,相比之下,作为现行标准的给送途径,将TB疫苗直接注射到皮肤中提供很小的保护作用。这一发现表明仅改变TB疫苗的给送方式就可能显著地增强它的保护能力。相关研究结果发表在2020年1月2日的Nature期刊上,论文标题为“Prevention of tuberculosis in macaques after intravenous BCG immunization”。 论文资深作者、匹兹堡大学医学院疫苗研究中心微生物学与分子遗传学教授JoAnne Flynn博士说,“效果是非常显著的。相比于标准的通过皮肤注射给送TB疫苗的猴子,我们发现在通过静脉注射给送TB疫苗的猴子的肺部中,细菌负担减少了10万倍,而且在10只接受静脉注射的猴子中,有9只猴子的肺部没有炎症。” 静脉注射TB疫苗的想法来自论文通讯作者、美国国家过敏与传染病研究所疫苗研究中心的Robert Seder博士的早期实验。Seder在动物和人类中均发现静脉注射疟疾疫苗更有效。 为了测试这种疫苗注射方法是否对TB有效,Flynn及其同事们测试了TB疫苗(即卡介苗)的几种给送途径和剂量。他们将一群猴子分为6组:未接种疫苗的猴子、通过皮肤注射给送标准疫苗剂量的猴子、通过皮肤注射给送更大疫苗剂量的猴子、通过皮肤注射和喷雾给送疫苗的猴子和通过静脉注射一次性给送更大疫苗剂量的猴子。6个月后,他们将这些猴子暴露于结核杆菌(TB)中并监测了它们的感染迹象。 所有接受标准疫苗剂量给送的猴子均具有持续的肺部炎症,而且它们肺部中的结核杆菌的平均数量仅比未接种疫苗的猴子少。通过皮肤注射给送更大疫苗剂量的猴子以及通过皮肤注射和喷雾给送疫苗的猴子在抵抗TB方面提供了类似的适度保护。另一方面,静脉注射疫苗提供了几乎完全的保护;这些接受静脉注射疫苗的猴子的肺部几乎没有结核杆菌,而且在这一组猴子中,仅有一只猴子出现了肺部炎症。 Flynn解释说,“静脉给送途径如此有效的原因是这种TB疫苗快速地通过血液到达肺部、淋巴结和脾脏,并在T细胞被杀死之前,让它们作好发动免疫攻击的准备。” Flynn及其研究团队在所有通过静脉注射给送疫苗的猴子的肺部中发现了卡介苗和活化的T细胞。在其他组的猴子中,肺组织中未能检测到卡介苗,而且T细胞反应相对较弱。接下来,他们计划测试较低剂量的静脉注射卡介苗是否可以提供相同水平的保护而且不会产生诸如暂时性肺部炎症之类的副作用。 但是在将这种方法用于人体之前,科学家们需要知道它不仅安全而且实用。静脉注射疫苗需要更多的技巧,并且有更高的感染风险。Flynn说,“我们离实现这项研究的转化潜力还有很长的路要走,但是我们最终希望在人类身上进行测试。”
  • 《“合理疫苗学”:疫苗设计与制造新方式》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-02-03
    •  有没有能显著提高所有疫苗效力的通用方法?   美国西北大学国际纳米技术研究所(IIN)研究人员正在为此努力。他们发现,使用化学和纳米技术改变纳米级疫苗内部佐剂和抗原的结构位置,可大大提高疫苗的性能。   IIN所长、首席研究员查得·米尔金说:“除了成分,结构也是决定疫苗功效的关键因素。将抗原和佐剂置于单一结构中的位置和方式,显著改变了免疫系统识别和处理它的方式。”这种对结构的高度重视有可能提高传统癌症疫苗的有效性,而在历史上,传统癌症疫苗效果不彰。   迄今为止,米尔金团队研究了疫苗结构对7种不同类型癌症的影响,包括三阴性乳腺癌、乳头瘤病毒诱发的宫颈癌、黑色素瘤、结肠癌和前列腺癌,以确定治疗每种癌症的最有效结构。   “搅拌机”,常规疫苗的老方法   大多数常规疫苗,是将抗原和佐剂混合后注射到患者体内。由于对疫苗结构没有控制,因此对疫苗成分的运输和加工控制也有限,从而对疫苗效果也很难把握。   传统疫苗的一个挑战是,在混合物中,一个免疫细胞可能会吸收50种抗原和一种佐剂,或者一种抗原和50种佐剂。但必须达成每一种的最佳比例,才能最大限度地提高疫苗的有效性。   鉴于此,米尔金发明了球形核酸(SNA)结构平台,以用于新型模块化疫苗。SNA使科学家能准确地辨认有多少抗原和佐剂被输送到细胞,还能调整这些疫苗成分的呈现方式及其处理速度。这种对疫苗有效性具有很大影响的结构性考量,在传统方法中基本上被忽略了。   你体内,每个士兵都有武器   在模块化疫苗结构中系统地控制抗原和佐剂位置的方法,被米尔金命名为“合理疫苗学”。它基于这样一个概念,即疫苗成分的结构呈现与驱动功效的成分本身一样重要。   米尔金称:“通过合理疫苗学开发的疫苗,向每个免疫细胞提供精确剂量的抗原和佐剂,它们都同样准备好去攻击癌细胞。如果你的免疫细胞是士兵,那么传统疫苗中一些士兵仍然手无寸铁;而我们的疫苗为它们提供了一种强大的武器。”   双拳出击,打败狡猾“变异者”   米尔金团队发现,当改变两种从成分角度来看几乎相同的疫苗中的抗原位置时,其对肿瘤的治疗效果会发生显著变化:一种疫苗有效且有用,而另一种疫苗的效果要差得多。   这取决于它们在SNA结构中的位置。数据表明,将两种不同的抗原附加到包含佐剂壳的SNA上,是“最佳位置”,也就是癌症疫苗最有效的结构。与将相同的两种抗原连接到两个单独的SNA结构相比,它导致抗原特异性T细胞活化增加30%,并且增殖的T细胞数量增加了一倍。   这些工程化的SNA纳米结构,在多种动物模型中都阻止了肿瘤的生长。   许多当前的癌症疫苗被设计为主要激活细胞毒性T细胞,这只是针对癌细胞的一种防御。由于肿瘤细胞总是在变异,它们很容易“逃脱监视”,从而迅速使疫苗失效。如果T细胞有更多抗原来识别它,那么T细胞识别突变癌细胞的几率也会更高。   研究人员表示,需要激活不止一种类型的T细胞,才能更容易地攻击肿瘤细胞。免疫系统对抗肿瘤的细胞类型越多越好。因此,由针对多种免疫细胞类型的多种抗原组成的疫苗非常必要。   不止有效,还可开发任何癌症疫苗   “合理疫苗学”的一大优势,是与SNA等纳米结构一起使用时,可很容易地改变疫苗的结构以治疗不同类型的疾病。   研究人员称,这项工作的重要性在于,它为开发针对几乎所有类型癌症的最有效疫苗形式奠定了基础。这将重新定义如何全面开发疫苗,包括传染病疫苗。该研究已于1月30日发表在《自然·生物医学工程》上。   在稍早时间发表的一篇论文中,米尔金团队还证明了疫苗结构对新冠预防的重要性,该疫苗在100%的动物实验中表现出针对致命病毒感染的保护性免疫力。   米尔金称,疫苗上抗原位置的微小变化,会显著提高细胞间的通讯、串扰和细胞协同作用。这项研究取得的进展为人类重新思考癌症和其他疾病疫苗的整体设计提供了一条新途径。