可编程的核糖核酸疫苗

麻省理工学院的工程师们开发了一种新型的可轻松定制制造的疫苗,可以一个星期,允许它迅速部署在应对疾病暴发。到目前为止,他们设计了埃博拉病毒疫苗,甲型H1N1流感,和刚地弓形虫导致疟疾的寄生虫(相对),100%有效的测试在老鼠身上。

疫苗由链遗传物质称为信使RNA,它可以被设计为任何病毒代码,细菌或寄生虫蛋白质。这些分子被打包成一个交付RNA在细胞的分子,它在哪里翻译成蛋白质,引发宿主的免疫反应。

除了针对传染性疾病,研究人员使用这种方法来创建癌症疫苗,教导免疫系统识别和摧毁肿瘤。

“这nanoformulation方法允许我们做出新的疾病疫苗只有七天,允许处理突然爆发的潜力或进行快速修改和改进,”丹尼尔·安德森说,麻省理工学院化学工程系副教授和麻省理工学院的一个成员的科赫研究所综合癌症研究和医学工程和科学研究所(ime)。

安德森是一篇文章的资深作者描述了新疫苗在美国国家科学院学报》7月4日的一周。这个项目是由Jasdave查哈尔,麻省理工学院博士后怀特黑德生物医学研究所,和奥马尔汗,科赫研究所博士后;两者都是论文的第一作者。

可定制的疫苗

大多数传统疫苗包含一种灭活的病毒或其他病原体。这些疫苗通常需要很长时间才能制造,和对一些疾病风险太大。其他疫苗由蛋白质通常由微生物产生,但这些并不总是产生强烈的免疫应答,要求研究人员寻求一种佐剂(提高了反应的物质)。

核糖核酸疫苗是吸引人的,因为他们诱导宿主细胞产生蛋白质编码的许多副本,比如果引起更强的免疫反应的蛋白质被给予。使用信使RNA分子作为疫苗的想法已经存在了大约30年,但一个主要的障碍已经找到一个安全的和有效的方法。

汗决定核糖核酸疫苗打包成一个纳米粒子由分支称为聚合物分子。这种材料的一个主要优势是,研究人员可以给它一个临时的正电荷,使它形成与RNA密切关联,这是带负电。汗还可以控制的规模和模式最终结构。通过诱导dendrimer-RNA结构折叠本身很多时候,汗生成球形粒子直径约150纳米疫苗。让他们相似的大小尽可能多的病毒,使粒子进入细胞利用病毒的表面蛋白用于这一目的。

通过定制RNA序列,研究人员可以设计疫苗生产几乎任何他们想要的蛋白质。RNA分子还包括说明RNA的放大,使细胞产生更多的蛋白质。

疫苗被设计成由肌内注射,使其易于管理。一旦粒子进入细胞,RNA是翻译成蛋白质释放,刺激免疫系统。值得注意的是,疫苗可以刺激免疫系统的双臂——T细胞反应和抗体反应。

在小鼠试验中,动物接受单剂量的疫苗显示任何症状后接触真正的病原体——埃博拉病毒,甲型H1N1流感,或者刚地弓形虫。

“不管抗原我们选择什么,我们能够驱动全抗体和T细胞反应,”汗说。

研究者也相信他们比DNA疫苗疫苗更安全,科学家们追求的另一种选择,因为不像DNA, RNA不能整合到宿主基因组并导致突变。

“选择快速创建一个完全合成配方,可有效疫苗是一个重要的除了现有疫苗策略,“说Hidde Ploegh,麻省理工学院的生物学教授怀特黑德研究所的一员,该论文的作者之一,他说,这将是重要的安全评估和成本。

快速部署

能够快速设计和制造这些疫苗可能特别有助于对抗流感,因为最常见的流感疫苗的制造方法,它要求鸡蛋内的病毒生长,花费数月的时间。这意味着当一个意想不到的流感病毒出现时,如2009年pandemic-causing H1N1病毒,没有办法快速生产疫苗。

“典型的疫苗可用长爆发后,“查哈尔说。“我们认为我们可以成为介入的一个真正的爆发。”

达特茅斯学院教授约瑟夫·罗森手术的Geisel工程达特茅斯医学院兼职教授塞耶工程学院的,描述了新疫苗开发的方法“革命”,因为它可以大大减少所需的时间应对疾病暴发。

“这可能不仅适用于他们谈论的bug,但是也可以适用于一些更重要的是,这是一种未知的病毒,”罗森说,他没有参与这项研究。“为了应对大流行,无论是自然的,偶然的,还是故意的,他们在一个星期可以生产疫苗。”

汗和查哈尔计划启动一个公司执照和商业化的技术。除了疫苗他们已经设计,他们希望创建Zika病毒疫苗和莱姆病。

他们也致力于癌症疫苗。在最近的一次“使命:可能的”竞争科赫研究所主办的汗和查哈尔是一个团队的一部分,最终退出了竞争,因为外部资助者,先进的医学研究基金会提供支持他们。

项目,研究人员设计疫苗目标基因,通常只在胚胎发育期间。这些基因,休眠在成人中,往往成为一种激活癌症称为非小细胞肺癌。

“我们都是兴奋的潜力这种新方法提供一个新的疫苗交付方式,”罗伯特·兰格说,麻省理工学院的大卫·h·科赫研究所教授、该论文的作者之一。