《Cell:新开发的吸入式疫苗可对SARS-CoV-2变体提供广泛保护》

  • 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:2022-02-23
  • 在一项新的研究中,来自加拿大麦克马斯特大学的研究人员开发出一种吸入式的COVID-19疫苗,并证实该疫苗能够针对SARS-CoV-2的原始毒株和令人担忧的变体提供广泛、持久的保护。这些发现揭示了不采取传统注射而将疫苗直接递送到呼吸道的免疫机制和重大好处。他们表示,鉴于吸入式疫苗靶向呼吸道病毒首次进入人体的肺部和上呼吸道,它们在诱发保护性免疫反应方面要有效得多。相关研究结果于2022年2月8日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Respiratory mucosal delivery of next-generation COVID-19 vaccine provides robust protection against both ancestral and variant strains of SARS-CoV-2”。

    这项临床前研究是在动物模型上进行的,它提供了关键的概念证明,使目前正在进行的1期临床试验能够在已经接受过两剂COVID mRNA疫苗的健康成年人身上评估吸入式气溶胶疫苗。

    这种经过测试的COVID-19疫苗策略是建立在论文共同通讯作者、麦克马斯特大学免疫学研究中心教授Zhou Xing博士建立的一个强大的结核病疫苗研究项目上的。

    Xing说,“我们从多年的研究中发现,递送到肺部的疫苗能够诱导全方位的保护性呼吸道粘膜免疫,这是注射疫苗所缺乏的特性。”

    目前批准上市的COVID-19疫苗都是注射式的。论文共同通讯作者、麦克马斯特大学传染病研究所副教授Matthew Miller解释说,“我们首先希望设计一种对任何变体都有良好效果的疫苗。”

    麦克马斯特大学开发的这种吸入式COVID-19疫苗是加拿大仅有的几种开发的疫苗之一。这项紧急工作是加拿大大流行病与生物威胁全球网络的一项重要任务。

    这些作者比较了两种用于开发这种疫苗的腺病毒平台。腺病毒作为载体,可以将疫苗直接递送到肺部,而本身不会引起疾病。

    Miller说,“我们可以通过我们的疫苗策略领先于这种病毒。目前的疫苗是有限的,因为它们将需要更新,并将一直追赶这种病毒。”

    麦克马斯特大学开发的这两种类型的新疫苗都对高度传播的SARS-CoV-2变体有效,因为它们被设计为靶向这种病毒的三个部分,包括两个在冠状病毒中高度保守的部分,不会像刺突蛋白那样快速变异。目前在加拿大批准的所有COVID-19疫苗都仅靶向已经显示出显著变异能力的刺突蛋白。

    Miller说,“这种疫苗还可能为未来的大流行提供预防性保护,这一点非常重要,因为正如我们在这次大流行中所看到的,以及我们在2009年猪流感中所看到的那样,即使我们能够迅速为大流行病毒制造疫苗,也已经太晚了。数百万人死亡,即便我们能够在创纪录的时间内制造出疫苗。”

    Xing补充说,“我们在我们的报告中揭示,除了中和抗体和T细胞免疫之外,递送到肺部中的这种吸入式疫苗还能刺激一种独特的免疫形式,即训练有素的先天免疫,它能够对除SARS-CoV-2之外的许多肺部病原体提供非常广泛的保护。”

    这些作者说,除了无针和无痛之外,吸入式疫苗在靶向肺部和上呼吸道方面非常有效,它可以用目前疫苗剂量的一小部分(可能只有1%)实现最大的保护,这意味着单批疫苗可能发挥100倍的作用。

    论文共同通讯作者、麦克马斯特大学医学系副教授Brian Lichty说,“这场大流行已经向我们表明,疫苗供应可能是一个巨大的挑战。证实了这种替代性递送方法可以显著延长疫苗供应,这将引发这个领域的变革。”

    参考资料:

    Sam Afkhami et al. Respiratory mucosal delivery of next-generation COVID-19 vaccine provides robust protection against both ancestral and variant strains of SARS-CoV-2. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.02.005.

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/6796158.html
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    • 加拿大麦克马斯特大学邢周团队在国际顶尖学术期刊 Cell 发表了题为:Respiratory mucosal delivery of next-generation COVID-19 vaccine provides robust protection against both ancestral and variant strains of SARS-CoV-2 的研究论文。 研究团队开发了一种吸入式新冠疫苗,证实该候选疫苗可以针对新冠病毒的原始毒株和突变株提供广泛、持久的保护,并揭示了这种将疫苗直接递送进呼吸道而不是传统注射方式的免疫机制和显着益处。 研究团队表示,由于吸入式疫苗是通过呼吸道首先进入人体的肺部和上呼吸道,因此在诱导保护性免疫反应方面要有效得多。 该论文是在小鼠模型上进行的临床前研究,该研究提供了关键的概念证明,目前正在已经接种过两剂mRNA疫苗的健康成年人中进行1期临床试验,以评估这种吸入式新冠疫苗的安全性。 该研究的领导者邢周教授表示,目前已经获批的新冠疫苗都是注射式的,但是自己团队的多年研究表明,吸入式疫苗直接地送到肺部,能够诱导更全面的保护性呼吸道粘膜免疫。 此外,当前新冠突变株不断出现,而当前的新冠疫苗大多针对新冠病毒的刺突蛋白,而突变株的刺突蛋白不断变异,导致疫苗保护效果下降。因此需要一款能够很好地对抗任何突变株的新冠疫苗,从而实现更广泛、更持久的保护。 研究团队比较了麦克马斯特大学新冠疫苗中心开发的两种腺病毒载体疫苗平台(分别来自人和黑猩猩腺病毒),使用这些腺病毒作为疫苗递送载体,可以将疫苗直接递送到肺部而不会引起疾病或明显副作用。 这两种先病毒载体疫苗,表达了新冠病毒的刺突蛋白、核衣壳和RdRp抗原。后两者在冠状病毒中高度保守,并且不会像刺突蛋白那样快速突变。 实验结果显示,单剂量鼻内吸入接种,特别是黑猩猩来源的腺病毒载体疫苗,在诱导由局部和全身抗体反应、粘膜组织驻留记忆T细胞和粘膜免疫的先天免疫组成的三方保护性免疫方面优于肌肉注射接种。 此外,这种吸入式疫苗所需的接种量很低,仅需现有疫苗1%的即将即可达到最佳保护作用,这意味着可以大大降低现在的疫苗产能和供应压力,也有助于降低成本和价格。有望改变当前疫苗供应格局。 该研究进一步表明,这种鼻内吸入疫苗提供了对新冠原始毒株和Alpha、Beta突变株的防护。以腺病毒为载体的多价疫苗的呼吸道粘膜递送代表了一种有效的下一代疫苗策略,可诱导针对当前和未来新冠突变株的全面粘膜免疫,从而在在未来可能出现的大流行中提供先发制人的保护。
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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-07-11
    • 新冠肺炎(COVID-19)的全球大流行,严重影响人们的生命健康和社会经济发展。在全球范围内,目前至少有36款新冠疫苗在一个及以上的国家获得批准。这些疫苗的绝大多数是通过肌肉注射进行接种,接种后产生在血液中循环的抗体。但新冠病毒(SARS-CoV-2)主要通过飞沫经呼吸道黏膜传播,经肌肉注射的新冠疫苗不一定会引发有效的黏膜反应。 此外,一些新冠疫苗需要低温冷冻状态下才能运输和储存(例如辉瑞/BioNTech和 Moderna生产的mRNA疫苗)。 如果能开发出这样一款新冠疫苗——可以有效刺激粘膜免疫,还能无创或无针接种,并且能在常温下长期稳定,就能弥补当前新冠疫苗的不足。 2022年7月4日,北卡罗莱纳州立大学程柯团队在 Nature 子刊 Nature Biomedical Engineering 发表了题为:Exosomes decorated with a recombinant SARS-CoV-2 receptor-binding domain as an inhalable COVID-19 vaccine 的研究论文【1】。 该研究设计了一种基于外泌体(exosome)的可吸入的新冠疫苗,并进行了临床前测试,该新冠疫苗可在冻干后在室温下稳定超过3个月。 该新冠疫苗由与肺源性外泌体结合的重组新冠病毒受体结合域(RBD)组成,能够增强 RBD 在呼吸道和肺部的保留。 在小鼠实验中,该疫苗在小鼠肺部诱导了 RBD 特异性 IgG 抗体、粘膜 IgA 反应以及具有 Th1 样细胞因子表达谱的 CD4+ 和 CD8+ T 细胞,并在新冠假病毒攻击后清除这些假病毒。在仓鼠实验中,接种两剂疫苗能够减轻活新冠病毒攻击导致的严重肺炎并减少了炎症浸润。 因此,该研究开发的这种吸入式、室温稳定的病毒样颗粒(外泌体)疫苗,可作为有前景的新冠候选疫苗。 新冠病毒(SARS-CoV-2)的刺突蛋白(S蛋白)的  S1 亚基中的受体结合域(RBD)与宿主气道上皮细胞的血管紧张素转换酶2(ACE2)受体结合,然后通过 S2 亚基将新冠病毒和宿主细胞膜融合,进而感染宿主细胞。这使得 RBD 成为中和抗体和疫苗的特异性靶标。之前的研究也证实了 RBD 扩展为有效的中和抗体靶点,中和抗体与 RBD 结合能够抑制新冠病毒附着和进入宿主细胞。 然而,单独使用 RBD 并不能实现特定的靶向递送,也不能避免降解或快速清除。RBD 必须通过药物递送载体来保护从而增加其向抗原呈递细胞(APC)的剂量。 病毒样颗粒(VLP)和纳米颗粒(NP)都是强大的药物递送载体。外泌体(exosome)是一种在体内发现的天然存在的细胞外囊泡结构,这使其成为靶向药物递送的天然和理想的递送载体。外泌体内通常携带来自亲本细胞的 RNA、蛋白质和脂质,还表达了来自亲本细胞的表面蛋白和受体蛋白,因此在靶向相同组织的细胞上具有优势。此外,还可以通过对外泌体进行修饰使其表面表达特定的蛋白质或多肽以增强其靶向性。 在这项研究中,程柯团队从人类肺供体中提取了肺球状细胞(LSC),这些细胞的再生能力已在啮齿动物模型中得到证实,并正在人类临床试验(HALT-IPF,人类自体肺干细胞移植治疗特发性肺纤维化)中进行测试。 2020年2月,程柯团队曾在 Nature Communications 期刊发表论文【2】,在特发性肺纤维化(IPF)小鼠模型中证实,肺球状细胞来源的外泌体(LSC-Exo)能够安全有效地促进肺部修复。LSC-Exo 是一种可用于肺部治疗的天然纳米颗粒。 利用 LSC-Exo 和 RBD 的特性,程柯团队将 RBD 结合到 LSC-Exo 上,构建了表面表达 RBD 的外泌体——RBD-Exo,其可作为一种吸入式疫苗,这也是一种模拟病毒形态的病毒样颗粒(VLP)。 与已报道的肌肉注射的新冠疫苗相比,吸入式 RBD-Exo 疫苗,可诱导产生针对新冠病毒的中和抗体,并触发粘膜免疫系统产生抗原特异性分泌型 IgA(SIgA)和 T 细胞反应,并抑制肺上皮细胞对新冠病毒的摄取。 在小鼠实验中,该疫苗在小鼠肺部诱导了 RBD 特异性 IgG 抗体、粘膜 IgA 反应以及具有 Th1 样细胞因子表达谱的 CD4+ 和 CD8+ T 细胞,并在新冠假病毒攻击后清除这些假病毒。在仓鼠实验中,接种两剂疫苗能够减轻活新冠病毒攻击导致的严重肺炎并减少了炎症浸润。 当前的新冠疫苗需要低至 –20 °C 或 –70 °C 的温度进行保存和运输,以确保稳定性。然而,在保存和运输过程中保持这样的低度代价高昂,还需要具有温度控制的专用容器。此外,这些疫苗必须储存在冷冻柜中以保持效力和保质期,而许多社区医院和疫苗接种点没有合适的设施或空间来容纳这些冷冻柜,从而限制了疫苗的分发。因此,室温和可冻干疫苗在室温下稳定,延长了保质期,因此可以降低保存和运输成本,促进疫苗的分发和获取。 总的来说,该研究开发的这种吸入式、室温稳定的病毒样颗粒(外泌体)疫苗,可作为有前景的新冠候选疫苗,值得未来的研究和开发。