通用疫苗策略增强人体对病毒的RNAi反应
加州大学河滨分校的科学家开发了一种新的基于RNA的疫苗策略,它可以有效对抗几乎任何病毒株,甚至可以安全地用于婴儿或免疫功能低下的人。
新战略将消除每年为流感或SARS-CoV-2等病毒研制疫苗的需要,因为它针对的是所有病毒株共有的病毒基因组的一部分。“我想强调的是,这种疫苗策略是广泛的,”加州大学河滨分校病毒学家荣海博士说。“它广泛适用于任何数量的病毒,对病毒的任何变种都广泛有效,并且对广泛的人群是安全的。这可能是我们一直在寻找的通用疫苗。”
Hai和同事在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇题为“RNAi抑制缺陷的活减毒病毒疫苗在新生儿和儿童中诱导快速保护”的论文,描述了该疫苗策略的工作原理,并报告了其在小鼠中的功效证明。缺乏成熟B细胞和T细胞的成年小鼠。”
“传染病的全球控制取决于多样化疫苗接种策略的不断发展和部署,”作者写道。例如,每年,研究人员都会尝试预测即将到来的流感季节最有可能流行的四种流感病毒株。每年,人们都会排队购买更新的疫苗,希望研究人员能够正确配制疫苗。新冠疫苗也是如此,该疫苗经过重新配制,以针对最流行的流行毒株的亚变种。
传统上,疫苗含有死病毒或经过修饰的活病毒。人体的免疫系统识别病毒中的蛋白质并发起免疫反应。这种反应会产生攻击病毒并阻止其传播的T细胞。它还会产生“记忆”B细胞,训练您的免疫系统,保护您免受未来的攻击。然而,正如作者指出的那样,“目前可用的减毒活疫苗和灭活病毒疫苗通常需要一周或更长时间才能激活适应性免疫的特定保护。”
新疫苗还使用活病毒的改良版本。然而,它并不依赖于接种疫苗的身体具有这种传统的免疫反应或免疫活性蛋白——这就是它可以被免疫系统发育不全的婴儿或患有免疫系统超负荷疾病的人使用的原因。“......目前只有少数经批准的疫苗(例如脊髓灰质炎病毒和乙型肝炎病毒)可用于保护12个月以下的婴儿,”该团队指出。
病毒成功引起疾病的原因是它们产生的蛋白质可以阻断宿主的RNA干扰(RNAi)反应。“宿主——人、小鼠、任何被感染的人——都会产生小干扰RNA,作为对病毒感染的免疫反应,”该研究的资深作者、加州大学河滨分校(UCR)微生物学杰出教授ShouweiDing博士解释道。“然后这些RNAi就会击倒病毒。”作者还解释说,“抗病毒RNA干扰(RNAi)是最近公认的哺乳动物对RNA病毒感染的免疫反应……与其在抗病毒防御中的作用一致,RNAi途径是多种哺乳动物RNA病毒抑制的目标。”
新疫苗方法的目标正是病毒的RNAi抑制。Ding继续说道:“如果我们制造出一种不能产生抑制RNAi的蛋白质的突变病毒,我们就可以削弱该病毒。它可以复制到一定水平,但随后会输给宿主RNAi反应。以这种方式减弱的病毒可以用作增强我们的RNAi免疫系统的疫苗。”
研究人员在缺乏T和B细胞的突变小鼠中测试了这一策略,这些小鼠感染了一种名为Nodamura的小鼠病毒。他们指出,关于野田村病毒(NoV)在小鼠体内诱导和抑制抗病毒RNAi的作用,人们已经了解很多。“通过阻止B2病毒RNA干扰抑制因子(VSR)表达的突变,蚊子传播的野田村病毒(NoV)在小鼠体内得到减毒,从而大大增强了病毒靶向小干扰RNA的体内产生。”
通过对转基因小鼠进行体内实验,研究小组表明,注射一次疫苗可以保护动物在至少90天内免受致命剂量的未修饰病毒的侵害。(一些研究表明,老鼠的九天大致相当于人类的一年。)
适合六个月以下婴儿使用的疫苗很少。然而,即使是新生小鼠也会产生小RNAi分子,这就是疫苗也能保护它们的原因。加州大学河滨分校现已获得该RNAi疫苗技术的美国专利。
2013年,同一研究小组发表了一篇论文,表明流感感染也会诱导我们产生RNAi分子。“这就是为什么我们的下一步是使用相同的概念来生产流感疫苗,这样婴儿就可以得到保护。如果我们成功,他们将不再需要依赖母亲的抗体,”丁说。
这种流感疫苗也可能以喷雾剂的形式提供,因为许多人厌恶针头。“呼吸道感染通过鼻子传播,因此喷雾剂可能是一种更容易的输送系统,”海说。
该团队承认,还需要更多的研究来看看是否可以应用相同的策略来生产针对其他病原病毒的疫苗。“有几种众所周知的人类病原体;登革热、SARS、新冠病毒。它们都具有相似的病毒功能,”丁说。“这应该适用于这些病毒,可以轻松地传递知识。”
作者总结道:“未来的研究有必要确定通过VSR灭活减弱的其他动物和人类病毒是否会在健康和适应性免疫受损的个体中诱导类似的保护性免疫……人类肠道病毒A71、甲型流感和登革热病毒都编码类似的RNAi抑制器,表明有可能开发一种独特类型的病毒疫苗,为婴儿和其他免疫受损的个体提供快速有效的保护。”
此外,研究人员表示,病毒变异以避免这种疫苗接种策略的可能性很小。“病毒可能会在传统疫苗未针对的区域发生变异。然而,我们用数千个小RNA来靶向它们的整个基因组。他们无法逃脱这一点,”海说。最终,研究人员相信他们可以“剪切并粘贴”这一策略,为任意数量的病毒制造出一种一次性疫苗。他们写道:“与适应性免疫识别的少数表位相比,病毒RNA的几乎所有区域都被针对VSR失能病毒感染的免疫反应期间产生的大量重叠vsiRNA进行抗病毒RNA干扰。”“因此,确定VSR失效的减毒活病毒疫苗是否能针对不同病毒株提供广泛的保护将是很有意义的。”
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