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“创可贴”疫苗?一种新型COVID-19候选疫苗在首次通过同行评审的研究中展现希望丨医麦黑科技

江江 医麦客 2020-09-03

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新冠肺炎目前尚无特效药


新冠肺炎目前全球大流行的趋势已毋庸置疑,但至今仍然没有获得批准的特效药。


此前美国FDA发布了2款抗疟疾药物“羟氯喹”和“氯喹”用于COVID-19患者治疗的紧急使用授权(EUA)。昨日,来自吉利德科学董事长兼首席执行官Daniel O’Day再次发布关于瑞德西韦的公开信,表示吉利德正在无偿提供现有的药品用于治疗新型冠状病毒肺炎的重症患者,将尽最大努力加速生产,确保瑞德西韦在为临床试验、同情用药以及扩大可及方案中的充足供应。


前天,欧洲药品管理局(EMA)也宣布,已经向欧盟成员国提供了关于在其国家实施瑞德西韦扩大可及方案的建议。目前,瑞德西韦仍是在研药物,尚未在世界上任何国家获得监管的批准,其安全性和有效性尚不明确。



2020年4月6日/医麦客新闻 eMedClub News/--针对传染性强并且大规模爆发的流行病来说,在尚无特效药物的情况下,有效预防是关键。疫苗也是当下抗击新冠疫情极其重要的工作,其进展一直备受各界关注。
国内和国外的新冠疫苗已经相继进入人体临床试验测试阶段,首批志愿者接种试验已经实施。这两种疫苗分别是由Moderna公司与NIH联合开发的mRNA疫苗(mRNA-1273),和由康希诺生物与军事科学院军事医学研究院生物工程研究所陈薇院士团队联合开发的重组新型冠状病毒疫苗(腺病毒载体)(Ad5-nCoV)。
日前(3月31日),首批接种重组新冠疫苗的4名志愿者已满14天医学隔离观察期,完成采血和肺部CT检查,结果显示4人都“双肺纹理清晰,目前一切正常,回归到日常工作与生活,但需要在随后的6个月中配合开展研究随访。


4月2日,匹兹堡大学医学院的科学家宣布了一种针对SARS-CoV-2的潜在疫苗。在小鼠身上试验时,疫苗通过一个手指大小的贴片接种,产生针对SARS-CoV-2的抗体,其数量被认为足以中和病毒。


这篇论文发表在由《柳叶刀》(The Lancet)出版的EBioMedicine杂志上。这是针对COVID-19的候选疫苗发表的第一篇经过同行评审的研究论文。在这项研究中,研究人员利用其在冠状病毒疫苗和“微针阵列”(microneedle arrays ,MNAs)递送平台方面的丰富经验,介绍了MNA SARS-CoV-2疫苗的快速设计和转化开发,这些疫苗能够产生强有力的抗原特异性抗体反应。


“微针阵列”递送策略


在新冠肺炎(COVID-19)疫情爆发之后没多久,中国科学院上海巴斯德研究所和武汉病毒研究所的科学家就先后发现:新型冠状病毒和SARS病毒一样,也是通过利用S蛋白(Spike protein)结合人体细胞表面的ACE2蛋白进入细胞的。从那之后,新冠病毒的S蛋白和细胞表面的ACE2成为科学家们的研究重点,多个研究团队通过各种方式解析了S蛋白和ACE2的完整结构,旨在推进针对新冠病毒的药物和疫苗的开发。

匹兹堡大学医学院外科副教授Andrea Gambotto博士说:“我们分别从2003年和2014年的SARS-CoV和MERS-CoV中得到了经验。这两种与SARS-CoV-2密切相关的病毒,告诉我们一种特殊的蛋白质,称为S蛋白,对诱导对病毒的免疫很重要,我们确切地知道该从哪里与这种新病毒作斗争。”

与刚刚进入临床试验的mRNA候选疫苗相比,这篇论文中描述的疫苗,作者称之为PittCoVacc(匹兹堡冠状病毒疫苗的简称),采用了更成熟的方法,使用重组DNA技术快速设计和生产预防新发感染的疫苗,这种利用病毒蛋白片段来建立免疫的策略和现在的流感疫苗是一样的。


研究人员还使用一种称为“微针阵列”(microneedle arrays ,MNAs)的新方法来传递药物,以增加药效。这个阵列是一个由400根小针组成的指尖大小的贴片,它将S蛋白碎片传送到免疫反应最强的皮肤。贴片就像创可贴一样,针完全由糖和蛋白质组成,它们会溶解在皮肤里。

文章的共同通讯作者、匹兹堡大学医学院及匹兹堡大学医中心皮肤病学教授和主席和主席Louis Falo博士说:“我们开发这种疫苗是基于最初用于将天花疫苗接种到皮肤上的划痕方法,但作为一种高科技版本,它更有效率,病人之间更容易复制。实际上,它非常无痛,感觉有点像Velcro尼龙搭扣。”

该系统还具有高度的可扩展性。蛋白质片段由"cell factory"(“细胞工厂”)一层又一层的培养细胞制造,这些细胞被设计用来表达SARS-CoV-2突变蛋白,这些蛋白可以被进一步堆积以增加产量。纯化蛋白质也可以在工业规模上进行。大规模生产“微针阵列”需要使用离心机将蛋白-糖混合物旋转到模具中。疫苗一旦制造出来,在需要的时候可以在室温下保存,这样就不需要在运输或储存过程中冷藏。

Gambotto说:“对于大多数疫苗,你不需要一开始就解决可扩展性的问题。但是,当你试图快速开发出一种疫苗来应对流行病时,这是首要的要求。”

文章表示,根据他们在MERS-CoV和SARS-CoV疫苗方面的经验,以及在临床生产和人类应用MNAs方面的经验,他们制定了标准操作程序(SOPs),以快速开发临床级MNA SARS-CoV-2亚基疫苗。

▲生产策略和相关的时间表

(图片来源:DOI: 10.1016/j.ebiom.2020.102743)


强有力的免疫反应


研究人员首先生成了密码子优化的MERS-S1亚基疫苗,在小鼠中分别通过传统的皮下注射或皮内溶解MNAs策略全面测试了MERS-CoV疫苗的临床前免疫原性;MNA介导的MERS-CoV疫苗具有良好的免疫原性,加上其在制造和递送MNA(包括临床试验)方面的经验,同时在迫切需要COVID-19疫苗的驱动下,研究人员在识别了SARS-CoV-2 S1序列后的4周内,迅速利用这一策略设计并生产了可临床转化的MNA SARS-CoV-2亚基疫苗,同样在小鼠体内测试了它们的临床前免疫原性。

图片来源:参考资料1


当在小鼠身上进行测试时,PittCoVacc(MNA SARS-CoV-2)在微针穿刺后2周内产生了大量针对SARS-CoV-2的特异性抗体。这些动物还没有被长期追踪,但研究人员指出,接种了MERS-CoV疫苗的小鼠产生了足以中和病毒至少一年的抗体,到目前为止,接种SARS-CoV-2疫苗的动物的抗体水平似乎也在遵循同样的趋势。

重要的是,SARS-CoV-2微针疫苗即使在用伽玛射线彻底消毒后仍能保持效力,这是研制出适合人类使用的产品的关键一步。目前研究团队正在向美国FDA申请该疫苗的IND,预计将在未来几个月开始第一阶段的人体临床试验。

Louis Falo博士表示:“在病人身上进行检测通常需要至少一年,甚至更长时间。这种特殊的情况是我们从未见过的,所以我们不知道临床开发过程需要多长时间。最近宣布的对常规流程的修订表明,我们可能能够更快地推进这一进程。而我们之所以能够快速开发这种疫苗,是因为具有不同研究领域专长的科学家为了一个共同的目标而共同努力。”

结语


总之,这项研究表明,利用重组DNA技术的最新进展,可以快速设计和生产预防新发感染的疫苗。研究结果支持了重组蛋白亚单位疫苗MNA递送策略的临床开发,该疫苗可用于对抗SARS、MERS、COVID-19和其他新出现的传染病。


这种将新兴的生物技术方法与疫苗递送战略中的生物工程进展相结合,有可能迅速生产针对新病原体的可临床转化的疫苗,以供人类临床检测并随后能及时应用于全球,从而对疾病的传播产生重大影响。


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参考资料:

1.https://medicalxpress.com/news/2020-04-covid-vaccine-candidate-peer-reviewed.html

2.https://www.thelancet.com/pdfs/journals/ebiom/PIIS2352-3964(20)30118-3.pdf

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