《人工蛋白可用于疫苗制备》

  • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
  • 编译者: 陈方
  • 发布时间:2020-09-10
  • 疫苗是预防传染病传播的最有效的措施之一。疫苗能触发免疫系统产生抗体,保护身体免受感染。然而,针对流感病毒等许多重要病原体的有效疫苗还未被开发出来。近年来,研究者开始利用计算机从头设计蛋白质来模拟抗原蛋白表位,然而设计出的人工蛋白过于规则和连续,不符合疫苗的不规则和不连续表位,无法实现免疫系统抗体识别的复杂抗原特征,因此免疫效果不佳。
    2020年5月15日Science期刊报道,为了设计出与真实蛋白质的复杂性相媲美的人工蛋白,瑞士洛桑联邦理工学院蛋白设计与免疫工程实验室的Bruno Correia教授及其团队建立了新的设计策略,其名为TopoBuilder,所设计出的人工蛋白可以非常精确地指导身体的免疫系统产生抗体。研究者利用呼吸道合胞病毒(RSV)进行测试,TopoBuilder生成了三种表位于一体的免疫原,合成免疫原在小鼠和非人类灵长类动物身上进行实验,结果表明该免疫原能引起强烈的免疫反应,而产生的抗体则对呼吸道合胞病毒产生强有力的中和反应。
    从头合成新蛋白的制备方法不仅在免疫学上有广泛应用,还可用于其他生物技术分支,以扩大天然蛋白质的结构和功能,例如基于蛋白质的药物或功能化生物材料等。
    吴晓燕 编译自:https://science.sciencemag.org/content/368/6492/eaay5051
                               原文标题:De novo protein design enables the precise induction of RSV-neutralizing antibodies

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  • 《有限复制流感疫苗研制方面取得进展》

    • 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:2018-05-18
    • 甲型流感病毒感染严重威胁全球公共健康并造成重大经济损失,而疫苗仍是防控流感最有效的手段。干扰素敏感(IFN -sensitive)和复制缺陷(replication-incompetent)流感疫苗因其在正常细胞中无法进行有效复制,却能够诱导机体产生强烈的免疫反应而备受关注,这类疫苗被认为将很有可能替代传统的灭活疫苗和减毒疫苗。非结构蛋白1(NS1)是甲型流感病毒的致病因子之一,在病毒的生命周期中发挥着多种重要作用,尤其是能够通过抑制RIG-I介导的I型IFN的产生来拮抗宿主的天然免疫反应。IFN敏感疫苗正是利用这一理论依据,将流感病毒的IFN拮抗功能去除,从而抑制病毒在体内的有效复制。目前主要使用IFN-α/β缺陷的Vero细胞或IFN功能低下的低日龄SPF鸡胚来繁殖此类疫苗病毒,但仍然无法满足此类疫苗病毒的生产需求。 中国科学院微生物研究所刘文军课题组长期从事流感病毒的复制调控机制研究,前期围绕流感病毒NS1拮抗宿主抗病毒天然免疫反应的机制开展了系列研究工作(Journal of Virology,2016,90:6263– 6275;Cellular Microbiology,2017,19(2),e12643)。而该研究则利用NS1拮抗宿主抗病毒天然免疫的功能,制备了有限复制流感疫苗并建立了生产该类疫苗的细胞系。 该研究利用反向遗传技术在RIG-I敲除的293T细胞中成功包装出NS1蛋白38位和41位氨基酸双突变(NS1 R38A/K41A)的重组流感病毒,其包装效率要远远高于其在野生型293T细胞中的效率。并且,该重组病毒几乎丧失了IFN拮抗功能,在MDCK、A549甚至IFN-α/β缺陷的Vero细胞中传3-6代后即被细胞清除。为了能够大量生产此类有限复制的IFN敏感流感病毒,该团队利用Tet-On 3G系统建立了稳定表达野生型NS1蛋白的Vero细胞系,NS1 R38A/K41A病毒在该细胞系上能够稳定传20代以上并保持较高的病毒滴度。动物实验表明,NS1 R38A/K41A病毒能够感染小鼠并诱导强烈的天然免疫和获得性免疫,并抵抗A/WSN/33 (WSN)、A/Puerto Rico/8/1934 (PR8)和 A/California/04/2009 (CA04)流感病毒的再次攻击,但NS1 R38A/K41A病毒的致病力几乎丧失,并很快被排出体外。 综上所述,RIG-I敲除的293T细胞有助于NS1 R38A/K41A流感病毒的包装,稳定表达NS1的Vero细胞有助于NS1 R38A/K41A流感病毒的有效复制,该系统可以用于包装并生产有限复制的IFN敏感疫苗病毒。NS1 R38A/K41A流感病毒在正常细胞和小鼠体内的复制是有限的,是一种潜在的安全有效的干扰素敏感疫苗。 上述研究于5月1日在线发表在Frontiers in Cellular and Infection Microbiology上,研究员刘文军和副研究员孙蕾为文章通讯作者,博士生陈璨为第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金及中国科学院B类先导科技专项等项目的资助。
  • 《mRNA疫苗出手:只需一剂,即可抵抗HPV相关肿瘤,效果优于DNA或重组蛋白疫苗》

    • 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:2023-03-16
    • 宫颈癌,是最常见的妇科恶性肿瘤之一。临床研究表明人乳头瘤病毒(HPV)感染,特别是高危型HPV的持续感染,是引起子宫颈癌前病变和宫颈癌的重要原因。开发和接种HPV疫苗对降低宫颈癌发病率十分重要。 真实世界数据也表明,HPV疫苗接种大幅降低了宫颈癌发病率。例如,英国的HPV疫苗免费接种计划几乎完全消除了1995年9月1日以后出生的女性的宫颈癌。 此外,HPV感染不仅仅会导致女性宫颈癌,还会导致生殖器疣、肛门癌等男女皆可患病的疾病,HPV6和HPV11导致了约90%的生殖器疣,HPV16和HPV18导致了约70%的宫颈癌和肛门癌。因此,不少国家同时对男性和女性接种HPV疫苗。 新冠大流行以来,mRNA疫苗大放异彩,获得了空前的发展。这种新型疫苗形式的巨大潜力也推动科学家们开发针对其他传染病以及癌症的强效mRNA疫苗。 近日,圣保罗大学、宾夕法尼亚大学、Acuitas公司、BioNTech公司的研究人员合作,在 Science Translation Medicine 期刊发表了题为:Single immunizations of self-amplifying or non-replicating mRNA-LNP vaccines control HPV-associated tumors in mice 的研究论文。 该研究在HPV诱发的小鼠肿瘤模型中测试了三种不同的HPV mRNA疫苗的免疫原性和治疗效果。结果显示,单剂HPV mRNA疫苗就能诱导强烈的CD8+ T细胞反应,发挥强大的抗肿瘤功效,其表现要优于HPV重组蛋白疫苗和HPV DNA疫苗。 mRNA疫苗可以分为非复制型mRNA(nr-mRNA)疫苗和自复制型mRNA(sa-mRNA)疫苗。nr-mRNA疫苗编码抗原的表达水平会随时间流逝而不断降低。相比之下,sa-mRNA添加了来自甲病毒的复制酶序列,在进入细胞后可以自我复制,从而延长表达抗原的时间,也降低使用剂量。 此外,nr-mRNA疫苗还可以划分为两种。一种是由未修饰的mRNA构成,具有高度促炎症性,这些强烈的炎症反应可能有利于CD8+ T细胞的激活,而CD8+ T细胞在抗肿瘤反应中起关键作用,但强烈的炎症反应也可能导致不良事件。另一种是由修饰过的mRNA构成,能降低炎症反应,还能增强mRNA翻译效率。 这三种mRNA疫苗平台(sa-mRNA、未修饰nr-mRNA和修饰nr-mRNA)已在动物模型中进行了广泛的测试,并发现可以诱导针对各种病原体和肿瘤类型的有效免疫应答。值得一提的是,mRNA疫苗已在临床前研究中成功治疗HPV相关肿瘤。此外,正在进行的针对HPV-16头颈部鳞状细胞癌的1/2期临床试验也是使用mRNA编码的抗CD40进行治疗(NCT03418480)。 在这项最新研究中,研究团队使用这三种mRNA疫苗平台,制备了编码1型单纯疱疹病毒(HSV-1)糖蛋白D(gD)和HPV-16 E7癌蛋白(E7)融合的嵌合蛋白的mRNA疫苗,同样使用脂质纳米颗粒(LNP)进行递送。紧接着,在已被广泛研究的实验性HPV相关肿瘤模型的基础上,研究小组对三种编码相同靶抗原的mRNA疫苗的诱导免疫反应和治疗效果进行了详细的比较分析。 研究结果表明,三种gDE7 mRNA疫苗中的任何一种,在单次、低剂量接种后,都能诱导E7特异性CD8+ T细胞的激活,产生能够预防肿瘤复发的记忆T细胞反应,并根除不同生长阶段的皮下肿瘤,甚至即使是在生长晚期也能控制肿瘤进展。 更重要的是,在接种单剂量gDE7 mRNA-LNP疫苗后,就可以在两种不同的原位小鼠肿瘤模型中诱导了有效的肿瘤保护。最后,比较研究表明,三种gDE7 mRNA-LNP疫苗在免疫原性和抗肿瘤效果等方面均优于gDE7 DNA疫苗和gDE7重组蛋白疫苗,并显著提高了肿瘤小鼠模型的生存率。 总而言之,这项研究在广泛的对比实验中证明了三种不同的mRNA疫苗的免疫原性和治疗效果,其表现均优于基于DNA和蛋白质的常规的gDE7疫苗。这些研究数据支持在临床试验中进一步评估这些mRNA疫苗,为抗肿瘤mRNA疫苗的临床应用开辟了令人兴奋的前景。