《PNAS & JBC解读!科学家有望开发出治疗SARS-CoV-2和HIV感染的新型有效疫苗!》

  • 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:2020-12-21
  • 近日,发表在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上题为“A facile method of mapping HIV-1 neutralizing epitopes using chemically masked cysteines and deep sequencing”和国际杂志Journal of Biological Chemistry上题为“Design of a highly thermotolerant, immunogenic SARS-CoV-2 spike fragment”的两篇研究报告中,来自印度科学理工学院等机构的科学家们通过研究开发出了能有效抵御SARS-CoV-2和HIV的新型有效的疫苗策略。此前研究人员报告了设计了一种耐热的COVID-19候选疫苗,以及一种快速的方法,该方法能识别被抗体所靶向作用的HIV包膜蛋白上的特殊区域,而这种抗体则能够帮助科学家们设计出有效的疫苗。

    COVID-19候选疫苗包含有称之为受体结合结构域(RBD)的SARS-CoV-2的刺突蛋白的一部分,该区域能帮助病毒吸附到宿主细胞上,当研究人员在豚鼠模型体内进行测试时,他们发现,候选疫苗能够引起宿主产生强烈的免疫反应。令人惊讶的是,这种候选疫苗还能在37度的温度下保持稳定一个月,而冻干的候选疫苗也能够对高达100度的温度耐受;这或许就使得疫苗能够便于储存和运输,而不需要昂贵的冷链设备进行运输就能在偏远地区进行大规模的人群接种。大多数的疫苗需要在2-8度的环境中或更低的温度下储存以免会失去疫苗的作用效力。与诸如mRNA疫苗等新型疫苗类型相比,制作基于蛋白质的疫苗在印度能够很容易扩大规模,因为印度的疫苗制造商们已经制作了几十年类似的疫苗了。

    目前研究人员正在研究的候选疫苗还与其它许多正在研发的COVID-19疫苗之间有一个区别,其仅会利用RBD的特定部位,即一串200个氨基酸的序列,而不是整个刺突蛋白。研究人员通过质粒将编码该部分的基因插入到了哺乳动物细胞中,随后细胞就会制造出RBD部分的拷贝,研究者发现,RBD的配方在豚鼠体内引发免疫反应方面与刺突蛋白一样优秀,而且其在高温下也稳定得多,完整的刺突蛋白在50度以上的温度下会很快失去活性。研究者Varadarajan说道,目前我们需要项目资助来将相关研究结果推向临床研究阶段,其中就包括对大鼠进行的安全性和毒理性研究,以及在人体测试之前进行的工艺开发和临床试验,这些研究或许会花费大约10亿卢比。

    在第二项研究中,研究人员重点对HIV病毒进行了相关研究,研究人员旨在寻找确定能被中和性抗体所靶向作用的HIV包膜蛋白的关键部位,这些抗体能够阻断病毒进入细胞,而且能很好地对其标记从而被宿主机体其它免疫细胞所发现。基于这些区域的额疫苗或许就能够诱导宿主机体产生更好的免疫反应。为了绘制该区域的图谱,研究人员使用X射线晶体衍射学技术和低温电镜技术,但这些方法耗时、复杂且昂贵,因此研究人员就想寻找其它方法最终得出一种简便但有效的解决方案。

    首先他们对病毒进行突变以便称之为半胱氨酸的氨基酸能够在包膜蛋白的几个地方出现,随后研究人员加入了一种化学标签粘附在半胱氨酸分子上,最后再利用中和性抗体来靶向作用病毒。如果这些抗体因为被半胱氨酸标签所阻断而无法与病毒上的关键位点结合的话,那么病毒就会存活并引起感染,通过对存活突变体病毒中的基因进行测序,研究人员就能够识别出这些位点。

    最后研究者表示,这是一种快速弄清楚抗体结合位置的方法,其对于疫苗设计非常有用,同时还能够帮助检测不同人群机体中的血清样本如何对相同的候选疫苗或病毒产生反应,从原则上来讲,研究人员还能将这种方法进行修饰以适应于任何病毒,当然这就包括SARS-CoV-2。

  • 原文来源:https://www.pnas.org/content/117/47/29584;https://www.jbc.org/content/early/2020/11/05/jbc.RA120.016284;https://medicalxpress.com/news/2020-11-effective-vaccines-sars-cov-hiv.html;https://news.bioon.com/article/6782224.html
相关报告
  • 《EbioMedicine:科学家开发出了一种能有效预防SARS-CoV-2鼻腔内感染的新型疫苗策略》

    • 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:2022-01-05
    • 紧急使用的疫苗对COVID-19的治疗有效,但疫苗所诱导的预防作用对于抵御SARS-CoV-2的鼻腔感染的效果仍然不够理想。近日,一篇发表在国际杂志EbioMedicine上题为“Nasal prevention of SARS-CoV-2 infection by intranasal influenza-based boost vaccination in mouse models”的研究报告中,来自中国香港大学等机构的科学家们通过研究进行了一项全面研究识别出了一种预防SARS-CoV-2鼻腔感染的有效疫苗策略。 研究表明,肌肉注射以PD-1为基础的受体结合结构域DNA疫苗(PD1-RBD-DNA)和鼻腔注射以减毒流感疫苗为基础的活疫苗(LAIV-HK68-RBD)的组合性策略或能诱导出最强的粘膜广谱性中和性抗体和肺部常驻记忆CD8 T细胞,这或许就能在两种动物模型中有效预防活的SARS-CoV-2的鼻腔感染挑战。 如今COVID-19的大流行已经在全球引发了超过2.75亿人的感染,而且截止目前已有536万人发生死亡,然而很少有被批准用于应急的疫苗能够诱导出足够的粘膜保护力,来预防SARS-CoV-2的鼻腔感染。尽管当前的疫苗接种大大降低了住院率、疾病严重程度以及死亡人数,但这些疫苗在预防SARS-CoV-2通过呼吸道传播上的效果却很差,这或许就给疾病大流行的控制带来了巨大的挑战;随着SARS-CoV-2突变体的不断出现,包括具有免疫逃逸的奥密克戎变异毒株的迅速传播,目前研究人员迫切需要开发出一种有效的疫苗策略来阻断或减少SARS-CoV-2的鼻腔传播。 在这项研究中,研究者表示,与目前的COVID-19疫苗策略相比,主要由异源型组合策略所诱导的全身和粘膜抗体IgA/IgG和肺部常驻的多功能记忆CD8 T细胞的水平会大幅上升;当两种接种疫苗的小鼠在记忆阶段受到挑战时(即第二次接种的35天后),除了在肺部能产生一致的保护力外,其机体主要是通过异源性的组合方法来实现对鼻甲骨中SARS-CoV-2感染的强大预防功能。新型方案诱导的抗体还能交叉中和多种受关注的大流行突变毒株,包括α、β和德尔塔突变株等;本文研究结果提供了概念性证明,即疫苗所诱导的强大粘膜免疫力或许是预防SARS-CoV-2鼻腔感染的必要条件,这对结束正在进行的COVID-19大流行具有非常重要的意义。 研究者Yuen Kwok-yung教授说道,我们进行的两种疫苗临床开发仍然是消除COVID-19大流行不受控制传播的首要任务,目前我们正在对基于流感的鼻腔喷雾和DNA疫苗进行人类临床试验。对COVID-19疫苗开发的最大挑战就是目前在香港没有疫苗的生产工厂,这或许间接延迟了科学发现向临床应用的转化,如今当研究人员开发出了用于临床试验的奥密克戎靶向性DNA疫苗后他们也面临着同样的挑战。 研究人员认为,使用鼻腔喷雾疫苗能在上呼吸道建立保护是减少SARS-CoV-2感染和传播的关键策略,对于最终控制COVID-19的大流行非常重要;综上,本文研究结果表明,以鼻腔内流感疫苗为基础的增强型疫苗或许能诱导机体粘膜和全身免疫力,从而就能在上呼吸道和下呼吸道有效预防SARS-CoV-2的感染和传播。
  • 《PNAS:科学家有望开发出阻断人类拉沙病毒感染的新型疗法》

    • 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:2022-07-26
    • 拉沙热(Lassa fever)是一种在西非地区非常常见的病毒性疾病,尽管在严重病例中其死亡率为15%,但在孕妇中的死亡率高达90%,而且拉沙热还会导致四分之一患者失聪,目前并没有疫苗或抗病毒药物来帮助预防拉沙热。近日,一篇发表在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上题为“Proximity interactome analysis of Lassa polymerase reveals eRF3a/GSPT1 as a druggable target for host-directed antivirals”的研究报告中,来自La Jolla免疫研究所等机构的科学家们通过研究揭示了拉沙病毒(Lassa virus)在人类宿主机体中复制的分子机制。 文章中,研究者揭示了一种关键的拉沙病毒蛋白(聚合酶)如何通过操控人类宿主机体的细胞蛋白来驱动感染的发生,相关研究结果或有望帮助开发新型疗法来靶向作用这种相互作用从而治疗拉沙热患者。研究者Jingru Fang说道,目前没有专门针对拉沙病毒的抗病毒药物,这就是为何对于研究人员而言识别出该病毒的潜在可药物作用靶点来抵御病毒感染非常重要的原因了。 拉沙病毒仅能编码四种病毒蛋白,其中名为聚合酶的特殊蛋白能指导病毒基因组的复制及基因表达过程,从而产生病毒需要扩散到新宿主细胞中所需的材料,如果能找到阻断病毒聚合酶的药物或许就能阻断拉沙病毒的感染。随后研究人员通力合作开始搜索能扮演拉沙病毒聚合酶伴侣的宿主细胞蛋白。研究者Fang及其同事对拉沙病毒聚合酶进行了工程化改造来使其携带酶标签,其能利用一种特殊的化学手柄标记到聚合酶相互作用的宿主蛋白上,随后研究者将这些携带化学手柄的宿主蛋白“捞”起来,并利用质谱技术识别能与拉沙病毒聚合酶相互作用的宿主蛋白。 这就好像定义了拉沙病毒的聚合酶社交网络,从而就能帮助研究人员寻找其合作伙伴了,研究人员利用活的拉沙病毒进行了功能性的筛查,结果发现,其中一种宿主蛋白对于拉沙病毒的感染非常重要,在42个能与拉沙病毒聚合酶相互作用的宿主蛋白中,研究人员重点关注了一个可药物靶向作用的靶点,即GSPT1,其与拉沙病毒聚合酶存在物理和功能上的关联,其能促进拉沙病毒的感染。这项研究中,研究人员首次揭示了拉沙病毒聚合酶和宿主细胞蛋白之间的分子交联作用,然而,这也是有史以来科学家们第二次将宿主蛋白GSPT1与病毒感染关联起来的研究,此前在Cell Reports杂志上发表的一篇研究报告中,研究人员发现,在埃博拉病毒感染过程中,病毒的聚合酶能拦截宿主机体的GSPT1蛋白。 如果研究人员能找到一种方法来干扰GSPT1和拉沙病毒聚合酶之间的关联,或者如果能简单地移除GSPT1蛋白,那么或许就有望阻断拉沙病毒的感染。让研究人员惊讶的是,他们关注了一种名为CC-90009的候选药物,其能破坏GSPT1蛋白,目前在临床试验中其正在被作为一种癌症疗法进行相关测试。为了观察是否其能重新定向当前的GSPT1抑制剂来抵御拉沙病毒感染,研究人员在高级别实验室中将CC-90009加入到拉沙病毒感染的人类活细胞中,结果发现,CC-90009疗法能明显抑制拉沙病毒的生长且并不会出现明显的细胞毒性作用。 研究者表示,这种相同的小分子药物作为埃博拉病毒感染的疗法或许是可行的,而且CC-90009还能在埃博拉病毒感染的后期时间点降低病毒的滴度;研究者Fang说道,将这一研究发现转化为治疗干预措施或许仍然需要时间,目前研究人员需要证实CC-90009能抑制病毒感染动物模型中拉沙病毒和埃博拉病毒的复制,但至少他们已经有了一个起点了。综上,本文研究结果揭示了近乎蛋白质组学技术来阐明并描述尚未定义的宿主-病原体之间相互作用组的可行性,这或许就为揭示新的生物学以及寻找新型靶点来开发抵御高致病性RNA病毒感染的抗病毒制制剂。 原始出处: Jingru Fang et al, Proximity interactome analysis of Lassa polymerase reveals eRF3a/GSPT1 as a druggable target for host-directed antivirals, Proceedings of the National Academy of Sciences(2022). DOI: 10.1073/pnas.2201208119 Jingru Fang et al, Functional interactomes of the Ebola virus polymerase identified by proximity proteomics in the context of viral replication, Cell Reports (2022). DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110544