《华南理工大学张元团队揭示了新冠肺炎疫苗开发的一条很有前途的途径》

  • 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:2023-05-18
  • 由新近出现的严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)引起的新冠肺炎病(SARS-CoV-2)已在全球范围内迅速传播,对全球公共卫生构成极大威胁。迫切需要开发一种安全有效的SARS-CoV-2疫苗来结束这场流行病。

    SARSCoV-2是一种包膜的单链正义RNA病毒,基因组大,包含一个螺旋核衣壳和一个包被三聚体刺突蛋白的病毒膜。SPEKE(S)蛋白由S1和S2两个亚基组成,在感染过程中受体识别和细胞膜融合中起关键作用。

    它通过S1亚基的受体结合域(RBD)与人血管紧张素转换酶2(HACE2)结合,然后通过S2亚基的两个七肽重复序列(HR1、HR2)进行膜融合和病毒进入。S蛋白,特别是SARS-CoV-2的RBD,是阻断RBD-ACE2相互作用的中和抗体的主要靶点。

    近日,来自华南理工大学的研究者们在Molecular Therapy: Nucleic Acids杂志上发表了题为“Self-replicating RNA nanoparticle vaccine elicits protective immune responses against SARS-CoV-2”的文章,该研究表明,lpr-reppRNA平台可以成为新冠肺炎疫苗开发的一条很有前途的途径。

    迫切需要创造安全有效的疫苗,诱导针对SARS-CoV-2的强大细胞和体液免疫反应,以结束全球新冠肺炎疫情。在本研究中,研究者开发了一个基于甲型病毒衍生的自复制RNA(EpRNA)的疫苗平台,编码SARS-CoV-2刺突糖蛋白的受体结合域(RBD)。

    与传统的mRNA相比,epRNA的复制机制使其触发了更长时间的抗原表达。为了提高重组病毒核糖核酸的载药量和疫苗效力,研究者研制了一种高效的脂质体-鱼精蛋白-核糖核酸(LPR)纳米粒子,并对其进行了高效的包裹和转染。LPR-epRNA疫苗实质上激活了I型干扰素反应和先天免疫信号通路。

    皮下免疫LPR-epRNA-RBD可延长抗原表达时间,刺激先天免疫细胞,并诱导引流淋巴结生发中心反应。LPR-epRNA-RBD诱导抗原特异性T细胞反应,并使细胞免疫向效应记忆CD8+T细胞反应倾斜。用LPR-epRNA-RBD免疫小鼠后,可产生抗RBD抗体,并诱导抗SARS-CoV-2假病毒的中和抗体应答。LPRepRNA-RBD疫苗可降低SARS-CoV-2感染和小鼠肺部炎症。

    综上所述,研究者通过将编码SARS-CoV-2刺突糖蛋白RBD的epRNA包裹到含有鱼精蛋白的脂质体纳米粒中,开发了一种用于SARS-CoV-2免疫的LPR-epRNA疫苗平台。皮下注射LPR-epRNA可延长DLN的抗原表达时间,增强DLN的天然免疫功能。

    LPR-epRNA疫苗可促进DLN的GC诱导和GC-B细胞分化。用LPR-epRNA-RBD免疫小鼠,可产生较强的抗原特异性T细胞应答,并可触发产生中和SARS-CoV-2伪病毒的抗RBD抗体,从而抑制SARS-CoV-2在肺部的感染和复制,减少肺组织损伤。

    参考文献

    Guibin Lin et al. Self-replicating RNA nanoparticle vaccine elicits protective immune responses against SARS-CoV-2. Mol Ther Nucleic Acids. 2023 Jun 13;32:650-666. doi: 10.1016/j.omtn.2023.04.021.

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/5c73e72166b0.html
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  • 《香港理工大学及澳门科技大学研发抗新冠肺炎RBD重组疫苗》

    • 来源专题:生物安全网络监测与评估
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2020-08-05
    • 周一,研究人员在香港的一个新闻发布会上表示,中国大湾区的高校已经开发出一种重组受体结合域(RBD)蛋白候选疫苗,该疫苗在对抗2019冠状病毒病方面显示出前景。一剂疫苗可以在7天后诱导中和活性,但是更多的动物实验正在进行以测试它的持久性。 由香港理工大学(理大)、澳门科技大学(MUST)及其他中国机构研发的重组RBD蛋白疫苗,若能在动物体内诱导有效的功能性抗体反应,并表现出良好的安全性,可提供对SARS-CoV-2的强大免疫保护。 7月29日,《自然》杂志发表了一篇记录这项工作的文章。 MUST的医学教授张康在新闻发布会上说:“我们系统地研究了整个S钉蛋白,我们发现RBD结构域在诱导抗体或免疫反应方面有最有效的作用,同时它还减少了其他不需要的副作用。” “我们检查了整个蛋白质,发现RBD只有大约200多个氨基酸,是制造疫苗的最佳候选,”他补充说。 在这项研究中,研究小组发现含有spike蛋白RBD的重组疫苗在单剂量注射后的7到14天内,能够在免疫小鼠、兔子和猴子身上诱导有效的功能性抗体应答。 免疫动物的血清阻断了RBD与细胞表面表达的ACE2受体的结合,并在体外中和了SARS-CoV-2假病毒和活病毒的感染。疫苗接种还能保护猴子免受病毒感染。在COVID-19患者的血清中也发现了rbd特异性抗体的升高。 “我们的发现强调了RBD结构域在SARS-CoV-2疫苗设计中的重要性,这为通过诱导针对RBD结构域的抗体开发保护性疫苗提供了理论基础,”Zhang补充道。 动物试验阳性结果 理大应用生物及化学科技学系兼职教授刘江强表示,现时从老鼠、兔子及猴子的数据看来“非常有利”。 “不仅仅是从功效的角度;我们能够证明,第一次注射后猴子的血浆已经显示出足够的保护作用。除此之外,我们还证明它是非常安全的。”他补充说,到目前为止在动物实验中还没有观察到副作用。 在这项研究中,小鼠接种了不同剂量的免疫,剂量范围从0.1磅到20磅不等。他们在第0天接受一次免疫注射并在第7天收集血清,或者在第0天和第7天分别接受两次注射,或者在第0天和第14天收集血清,在第21天收集血清。在一些实验中,第三次注射是在第21天。 第一次接种疫苗后第7天获得的血清已经显示出对重组RBD的IgG和IgM反应升高。极低剂量的疫苗蛋白(0.1 mol / l)可诱导抗体反应。 此外,免疫小鼠血清获得一剂后7天5μg RBD疫苗Huh7细胞RBD-ACE2-positive显示,只有14.3%,这表明,血清从早期疫苗接种一剂5μg在老鼠身上可以有效地阻止RBD绑定ACE2细胞上的受体。 在兔子和猴子身上也观察到阳性结果。研究人员说,低剂量的每只兔子每针注射1千卡,三次注射就可以诱导出高水平的特异性抗体。与此同时,猴子免疫后第7天和第14天血清中对重组RBD的IgG应答明显升高,对假病毒的中和抗体水平也明显升高。 更多关于持久影响的研究 虽然候选疫苗成功诱导抗体反应,但免疫持续时间仍是一个问题。Lau和他的团队正在考虑如何将疫苗的耐久性延长到一年甚至两年。他说,他们在一项研究中使用了一种新的佐剂,目的是提高抗体滴度,使疫苗持续时间更长。 “我们现在正试图对此进行评估,”刘告诉《生物世界》。“我们有一个策略来增加抗体的效价或产生抗体的数量,这些实验实际上正在猴子身上进行。如果我们能进一步提高抗体的效价,我们将拥有真正顶级的产品,”他补充道。 在这篇论文中,研究人员说,添加明矾佐剂可以显著增强诱导,到第7天特异性抗体水平会更高,到第21天甚至更高。 这些令人鼓舞的结果促使研究人员尽快将这种疫苗进行人体试验。 "监管方面还有一点不确定性," Lau表示。“但我可以和你们分享的是,根据我们目前的时间表,它将在几个月甚至几周内进入临床研究。” 刘德华进一步透露,该团队正在与一家台湾制造商谈判,准备大规模生产。 他说:“选择杆状病毒表达系统来表达这项研究的各种蛋白质,因为这是一个商业上可行的系统,如果成功,可以用于生产候选疫苗,在商业规模上。”“用于制造重组RBD疫苗的生物技术方法在帮助大规模疫苗生产方面是成熟和可行的。” 除了这种候选疫苗,香港、澳门和中国大陆的学者一直在合作开发各种对抗COVID-19的产品。它们包括对感染和其他呼吸道病毒的快速诊断测试,以及基于CT胸部成像的人工智能辅助诊断系统。 然而,“疫苗才是真正的解决方案,”理大副校长兼教务长Alexander Wai说。
  • 《突破 | 华南理工大学选区激光熔化NiTi形状记忆合金研究进展》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2024-02-26
    • 由于NiTi形状记忆合金(SMAs)具有高反应敏感性和低热导率等物性,导致其初步成形件的后续加工十分困难,作为一种典型的金属增材制造技术,选区激光熔化(SLM)增材制造技术在近净成形复杂几何形状的金属构件方面具有显著优越性,能够有效解决NiTi SMAs冷加工难、加工成本高的问题。为实现SLM NiTi SMAs的工程应用,需厘清其工艺参数-微观结构-功能特性的内在联系,揭示其相转变行为与功能特性变化的机理,建立坚实的理论基础。 基于此,华南理工大学杨超教授团队在《金属学报》期刊发表的《选区激光熔化NiTi形状记忆合金研究进展》一文中重点对选区激光熔化(SLM)增材制造NiTi SMAs的成形性、相转变行为、微观结构、力学性能和热机械性能的相关研究结果进行了分析与总结。同时,对近来SLM多孔NiTi SMAs的设计及其生物相容性的探索研究进行了阐述。最后,展望了SLM NiTi SMAs研究过程中需要重点突破的问题。 NiTi、不锈钢和人体组织的性能对比图;多孔结构的模型图以及SLM制备的多孔NiTi SMAs 总结与展望 目前,针对SLM NiTi SMAs已经得到了较为系统的研究,关于SLM NiTi SMAs成形性的研究表明,低功率结合低速率以及高功率结合高速率是目前普遍采用的工艺参数;SLM NiTi SMAs相转变行为的调控则主要归因于基体中Ni原子含量的变化和热处理过程中沉淀相的析出与分布等,同时,成形过程中残余热应力的存在以及基体中元素分布不均匀的现象也会影响SLM NiTi SMAs的相转变行为;对于SLM NiTi SMAs的微观结构而言,大量柱状晶以及不均匀结构的存在会导致SLM NiTi SMAs功能各向异性的出现,后续热处理工艺能够有效消除这种各向异性并改善其功能特性;SLM NiTi SMAs的生物相容性正逐步成为研究热点,多孔结构设计的多样性、表面改性处理的可控性等为其在生物医用领域的应用提供了更多可能。根据国内外研究现状和发展趋势,为进一步促进SLM NiTi SMAs的发展,需要从以下几方面重点突破。 (1) SLM NiTi SMAs的拉伸超弹性研究。SLM NiTi SMAs中结构缺陷(如微裂纹、孔隙等)的存在导致目前研究以压缩变形为主,对SLM NiTi SMAs的拉伸超弹性研究相对较少,而NiTi SMAs在服役过程中普遍存在拉伸变形,因此SLM NiTi SMAs的拉伸超弹性有待深入研究。同时,对比也可以发现SLM NiTi SMAs相对传统轧制+时效NiTi SMAs的超弹性有待进一步提高,因此探索提高SLM NiTi SMAs的回复应变和形状回复稳定性的途径是实现其工业化应用的必要条件。 (2) SLM NiTi SMAs的双程形状记忆效应研究。双程形状记忆效应不是NiTi SMAs的固有属性,需要经过适当的冷变形(马氏体或奥氏体状态的过量变形)、热机械循环训练和约束时效等途径获得。从工程应用的角度讲,理想的双程形状记忆效应训练工艺应该具有应变大、稳定性好和相变温度变化小等特点。研究如何在SLM NiTi SMAs中获得稳定的双程形状记忆效应,实现其在智能机器人、复杂驱动装置与执行元器件等领域对复杂驱动元件的创新应用,是拓展复杂SLM NiTi构件应用的重要发展方向。 (3) SLM NiTi SMAs结构疲劳和功能疲劳的性能评价。目前关于SLM NiTi SMAs结构疲劳和功能疲劳的性能评价研究尚存在较大空白。在循环拉伸或压缩过程中,SLM NiTi SMAs会逐步出现结构疲劳和功能疲劳,2者存在紧密联系,也表现出显著区别。结构疲劳或者功能疲劳出现时,会破坏SLM NiTi SMAs的服役效果。SLM NiTi SMAs在循环拉伸或压缩过程中,基体位错的产生与积累、微裂纹的形成与扩展等会逐步导致其结构疲劳的出现;同时,在循环拉伸或压缩过程中,或者升温降温过程中,SLM NiTi SMAs在发生相转变的过程中,由于界面的不兼容性,会在马氏体与奥氏体的界面处形成少量的位错,这些位错的逐步积累会导致马氏体相变温度、相变滞后等功能特性发生衰减,最终导致功能疲劳的出现。在结构疲劳出现的过程中,会导致功能疲劳;功能疲劳形成的过程中,也会导致结构疲劳。如何使得结构疲劳和功能疲劳达到均衡状态,是SLM NiTi SMAs面临和亟需解决的关键问题之一。 (4) 各向同性的SLM NiTi SMAs的制备与研究。由于SLM过程中的快速熔化与凝固、复杂热历史等,SLM NiTi SMAs的微观结构与传统工艺得到的NiTi合金存在明显区别。SLM过程中,方向性的散热与凝固,会促进柱状晶定向生长和“外延生长”,导致大量柱状晶的形成和[100]B2织构的形成。如何有效避免大量柱状晶的形成,制备得到具有等轴晶结构、性能各向同性,同时提高其功能特性的SLM NiTi SMAs,是当前的研究热点。当前,国内外研究结合熔池凝固过程中的温度场分布、晶粒形核长大的理论等,通过外加磁场、基板预热和调控工艺策略等方法影响熔池凝固行为,获得了具有特定微观结构的SLM NiTi SMAs,在一定程度上减少了柱状晶的形成。同时,后续热处理也是有效获得各向同性SLM NiTi SMAs的有效方法。 (5) SLM多孔NiTi SMAs的生物力学性能与表面改性研究。SLM多孔NiTi SMAs相对传统多孔NiTi具有孔隙孔径可控、可设计度高、可个性化定制等优点。SLM多孔NiTi SMAs的研究目前主要涉及制备精度、微观结构、压缩性能、形状记忆性能、超弹性和体外生物相容性等,对于生物力学性能,如人体温度、人体体液下的强度、形状记忆性能、超弹性等,却没有涉及。后续研究需要对SLM多孔NiTi的生物力学性能开展大量研究,为其作为骨科植入物打下坚实基础。功能化表面改性处理是实现NiTi SMAs生物相容性进一步提高、减少Ni原子释放的关键步骤。通过抛光、表面合金化和涂层等表面技术,可大幅改善多孔NiTi SMAs的生物行为。此外,这些表面处理还可改善其促成骨、抗菌、抗炎等生物功能。 (6) SLM多孔NiTi SMAs的植入实验与性能评估。尽管多孔NiTi SMAs在椎间融合器等骨科植入物方面已经取得了显著的临床应用效果,但SLM多孔NiTi植入物的临床应用尚未实现。开展SLM多孔NiTi SMAs的植入实验与性能评估是实现其临床应用的必要前提。通过多孔结构设计与优化,制备得到满足不同植入需求的多孔NiTi植入物;通过动物植入实验,评估其生物相容性,检测其植入需求完成度,并对其综合性能进行准确评估,得到SLM多孔NiTi植入物的综合评估数据库,能够为实现个性化的多孔NiTi植入物在骨缺损治疗、骨缺损自填充等方面的临床创新应用奠定基础。整体而言,SLM多孔NiTi植入物临床应用的实现是一个充满挑战的跨学科难题,需要材料、机械、生物、医学等多学科共同来完成。