《“自增强”疫苗可一次注射多次释放》

  • 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:2022-07-24
  • 美国麻省理工学院(MIT)科学家在最近的《科学进展》杂志上报告称,他们正在研制一种单针自增强疫苗。这种疫苗被注射进人体内后,能多次释放,无需再接种加强针。这种新型疫苗有望用于对抗从麻疹到新冠肺炎等多种疾病。

      据悉,这种新疫苗由聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)微粒制成,PLGA是一种可降解的功能高分子有机化合物,无毒且具有良好的生物相容性,已被批准用于植入物、缝线、修复材料等领域。

      微粒类似于用盖子密封的小咖啡杯。研究团队创建了硅模具阵列塑造出“杯子”和“盖子”,随后使用定制的自动配药系统为每个“杯子”装满药物或疫苗,然后为其盖上“盖子”,再将系统稍微加热,直到“杯盖”融合,药物被密封在里面。该研究资深作者安娜·雅克伦茨博士称,这种“聚合物层封装”(SEAL)技术可制造出任何形状或大小的颗粒。

      雅克伦茨指出,聚合物会逐渐被水分解,导致“盖子”变得多孔,很快“杯盖”分离,疫苗流泻出来,“聚合物的大小、形状和组成等,都会影响药物释放的时间”。

      她说:“这是一个可广泛应用于所有疫苗类型(包括基于RNA的疫苗)的平台,也有望为癌症药物、激素治疗等一系列疗法打开大门。”

      不过,研究人员也指出,当微粒被水分解后,释放出的乳酸和乙醇酸会导致环境酸性增加,破坏药物,他们目前正在研究抵消这种影响并提高微粒稳定性的方法。

      研究团队已经在动物身上对一种自增强脊髓灰质炎疫苗(通常必须分2—4次注射)进行了测试。联合资深作者罗伯特·兰格教授说:“这些颗粒有潜力创造一种安全、单次注射、自我增强的疫苗,通过改变成分可以创造出能在不同时间释放的颗粒混合物。”

  • 原文来源:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2022-07/22/content_539049.htm?div=-1
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    • 编译者:hujm
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    • 目前的大多数疫苗,例如麻疹疫苗、新冠疫苗等,都需要经过多次接种才能让接种者获得最有效的预防作用。然而,多次接种无疑增加了疫苗接种的时间成本和人力成本,极大地阻碍了对 COVID-19 大流行这种爆发性疫情的防控工作。   麻省理工学院(MIT)的 Robert Langer、Ana Jaklenec 等在 Science 子刊 Science Advances 上发表了题为:Experimental and computational understanding of pulsatile release mechanism from biodegradable core-shell microparticles 的研究论文。   该研究开发了一种生物可降解的核壳微粒(core-shell microparticles),它能够包裹疫苗组分以提高疗效和粘附性,并可以在不同的时间点释放疫苗组分,这可以用于制造“自我增强”(self-boosting)疫苗,即一次注射就可以达到之前多次接种的效果。 罗伯特·兰格(Robert Langer)是麻省理工学院(MIT)享有最高荣誉的教授之一,参与创建了40多家成功的生物医药公司,其中就包括率先开发出 mRNA 疫苗的 Moderna 公司。   早在2017年,Robert Langer 和 Ana Jaklenec 就在 Science 发表的论文中首次描述了他们制造这些核壳微粒的微加工新技术【2】。这些颗粒由聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)制成,这是一种生物相容性聚合物,已被批准用于医疗设备,如植入物、缝合线和假肢设备等。 为了制造可容纳药物或疫苗的核壳微粒,研究人员设计了“PLGA 杯子和盖子”,并制造了相应的硅模具阵列,并使用一个定制的、自动的分配系统来给每个“杯子”装满药物或疫苗。在杯子装满后,将盖子对准并放下到每个杯子上,然后略微加热系统,直到杯子和盖子融合在一起,从而将药物密封在里面。   研究团队将这种技术命名为SEAL(StampEd Assembly of polymer Layers,简称SEAL,而SEAL刚好有“密封”的意思),可以用来生产任何形状或大小的核壳微粒。研究团队在最近发表于 Small Methods 的一篇论文中【3】,进一步开发了简化和大规模制造这种核壳微粒的新技术。 在这项最新研究中,研究团队希望了解更多关于核壳微粒如何随时间降解、核壳微粒释放内容物的影响因素,以及是否有可能增强核壳微粒中携带的药物或疫苗的稳定性。研究团队旨在从机制上优化这些微粒的动力学。   通过研究核壳微粒的释放机制,研究人员发现,组成颗粒的 PLGA 聚合物会逐渐被水分解,当足够多的聚合物分解时,“盖子”就会变得非常多孔。这些小孔出现后不久,盖子就会裂开,里面的东西就会释放出来。 这意味着,如果能控制孔隙形成的时间,那么就能在特定的时间释放核壳微粒携带的药物或疫苗。 基于此,研究团队开始分析各种设计参数如何影响核壳微粒的释放时间,包括微粒的大小和形状以及用于制造它们的聚合物的组成。他们发现,微粒大小和形状对药物释放动力学几乎没有影响,相反,PLGA 微粒根据聚合物成分的差异和附着在聚合物末端的化学基团在不同时间释放其有效载荷。   该论文的第一作者 Morteza Sarmadi 博士表示,使用相应的聚合物,我们可以让微粒在6个月后释放其内容物,相反,如果你希望它在两天后释放,可以替换成另一种聚合物。 不仅如此,研究人员还调查了环境 pH 值的变化如何影响核壳微粒。事实上,当水分解 PLGA 聚合物时,副产品包括乳酸和乙醇酸,它们使整个环境变得更酸。这可能会破坏微粒中携带的药物,这些药物通常是对 pH 值敏感的蛋白质或核酸。   因此,研究团队正在研究如何抵消这种酸性的增加,以此提高核壳微粒中携带的药物或疫苗的稳定性。此外,为了帮助未来的核壳微粒设计,研究团队还开发了一个计算模型,可以考虑许多不同的设计参数,并预测特定微粒将如何在体内降解。 更重要的是,基于上述这些理论,研究团队设计了一种“自我增强”的脊髓灰质炎疫苗,目前正在动物身上进行试验。通常情况下,脊髓灰质炎疫苗必须连续注射两到四次。   论文的共同通讯作者、Robert Langer 教授表示,这种核壳微粒有潜力创造出一种安全的、单次注射的、自我增强的疫苗,通过改变成分,可以设计出不同释放时间的核壳颗粒鸡尾酒。这种单一的注射方法不仅有可能提高患者的依从性,而且有可能增加对疫苗的细胞和体液免疫反应,增强疫苗效用。   值得一提的是,这种新型药物/疫苗递送方式也可用于治疗癌症等疾病。2020年8月,该研究团队在 Science Translational Medicine 期刊发表的论文显示,用这种核壳微粒递送 STING 激动剂,在癌症小鼠模型中,能够实现一次注射、按预定时间多次释放治疗剂,触发有效的局部和全身抗肿瘤免疫反应,抑制肿瘤生长和复发。 总的来说,这项研究表明,基于 PLGA 微粒的聚合物组分会影响其内容物的释放时间,基于此就可以设计出在不同时间点起效用的“自我增强”疫苗,从而只需一次注射就能达到过去多次接种的效果,为传染病疫苗和癌症疫苗的指明了新的方向!
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    • 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。”