世界强化免疫日 | 关注疫苗接种,共筑免疫屏障!
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外泌体技术递送mRNA用于疫苗的开发
有一种疾病你可能觉得陌生又熟悉,因为你可能很久都没听到过这个疾病的名字,但在生活中你肯定见过患有该病症的人,这就是——小儿麻痹症。
小儿麻痹症又称脊髓灰质炎,是由脊髓灰质炎病毒(Polio virus)引起的严重危害儿童健康的急性传染病,多发生在5岁以下的儿童,故俗称小儿麻痹症。临床特征为分布不规则和轻重不等的迟缓性瘫痪,轻者无瘫痪出现,重者会因呼吸肌麻痹而死亡。
这是一种有着长久历史的疾病。资料显示早在18世纪埃及王朝时代,石碑上就雕刻着一位患有脊髓灰质炎的祭司。他手握拐杖,其中一条腿呈萎缩状。到了1789年英国内科医生第一次对脊髓灰质炎做出临床描述,将其描述为下肢的衰弱。随着工业革命的到来,城市的快速发展助推了脊髓灰质炎从区域性存在演变成横扫欧洲、北美等的重大公共卫生问题。1916年,纽约暴发脊髓灰质炎第一次大流行,最终导致了数千人死亡。此后,该病在20世纪里频繁爆发,1952年是迄今为止疫情最严重的一年。调查显示,二战后的若干年间美国人民的恐惧排行榜上,脊髓灰质炎排名第二,仅次于核战争。
“世界强化免疫日”(World Strengthened immunity Day),就是世界卫生组织于1988年为了全球消灭脊髓灰质炎而设立的,日期定于每年的12月15日,今天是35个世界强化免疫日。
为了治疗脊髓灰质炎,全球进行了多次史上规模最大的公共卫生试验。1954年,美国发起了脊髓灰质炎疫苗实地试验,包括几十万的学龄儿童在内,有180万人成为了“脊髓灰质炎治疗先驱”。试验结果被宣布为“疫苗安全、有效、效果良好”,人类在应对脊髓灰质炎上取得重大突破。随后的很长一段时间里,这种疫苗成为了对脊髓灰质炎标准的预防手段。
(图片来源于网络)
1961年,发明出了一种减毒疫苗——口服脊髓灰质炎疫苗(OPV)。此后,在长达半个世纪的时间里,灭活疫苗和减毒疫苗之间的激烈对抗主宰着整个脊髓灰质炎疫苗战。
1993-2000年,我国对4岁及以下儿童开展7次14轮脊髓灰质炎疫苗强化免疫,累计免疫儿童约8亿人次。2000年,世界卫生组织证实我国实现了无脊髓灰质炎目标。
如今,脊髓灰质炎已经得到有效控制或消灭,得益于无脊髓灰质炎疫苗研发成功。而面对无处不在的病毒,疫苗可以说是我们对抗的第一武器,而疫苗的研发,并非易事,所有疫苗的研发基本都需要几年至十几年的时间。
2020年,新冠病毒来势汹汹,全球都投入巨大精力进行新冠疫苗研发。辉瑞(Pfizer)公司和BioNTech公司联合宣布,双方联合开发的基于mRNA技术的候选新冠疫苗BNT162b2三期临床试验的中期有效性分析中,显示出高达90%的保护效力。让mRNA疫苗成为当下最热门的研究方向之一。
mRNA疫苗是将含有编码抗原蛋白的mRNA接种到宿主上,利用宿主细胞的表达系统合成相应的抗原,同时诱导并激活宿主对该抗原的免疫应答;当携带该抗原的病原体入侵宿主时,宿主的免疫系统会根据记忆快速做出免疫反应。与传统疫苗相比,mRNA疫苗更加安全、高效、可快速制备、适用于个体化治疗。
(图片来源于网络)
然而,在过去很长一段时间,由于体内递送技术上的缺陷,mRNA疫苗的临床试验进程遇到了极大的阻碍。幸运的是,近十年以来,随着材料科学与生物学的迅猛发展,新型基因载体层出不穷且mRNA的合成与修饰技术迎来重大突破,mRNA疫苗的临床应用终于看到了曙光。
在许多载体技术中,外泌体被认为具有潜力解决RNA药物在体内递送的瓶颈,因为外泌体具有许多优点,除了体积小且结构稳定以外,外泌体的组成与自体细胞成分高度相似,因此具有天然的非免疫原性;外泌体表面的蛋白成分也决定了其卓越的识别靶细胞的特性,甚至能帮助其包载的药物跨过血脑屏障,还有能够自动化进行小RNA的装载、分泌和传输等。
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。
(图片来源于网络)
该研究设计了一种基于外泌体的可吸入的新冠疫苗,并进行了临床前测试。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。
新冠疫情打开了mRNA技术的巨大空间,外泌体作为新型递送载体解决了mRNA递送和稳定性2大难题,大大促进了mRNA疫苗的发展,为疫苗研发开辟了新道路。
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