设计疫苗与反向疫苗学

大多数疫苗开发始于观察病原体。科学家确定关键残留病毒进入人体所需,开发疫苗,火车身体识别外来入侵者的签名。凯文·奥尼尔桑德斯副教授,手术和公爵人类疫苗研究所研究主管杜克大学发展疫苗在分析人体的病原体的免疫反应。通过理解来响应病原体产生的抗体,研究人员可以逆向疫苗引发相同的反应。桑德斯研究人类免疫缺陷病毒(HIV)抗体反应开发保护艾滋病毒疫苗。

桑德斯COVID-19疫情发生时,使用这些相同的原则开发潜在pan-coronavirus疫苗。通过研究抗体反应的人此前感染SARS-CoV-2,桑德斯和他的团队发现了一个高度保守的区域的受体结合域峰值蛋白质使冠状病毒中和抗体。然后他们开发出了一种纳米疫苗,基于天然铁蛋白自组装蛋白质,对身体提出了这个脆弱的受体结合域,在猕猴猕猴和测试效率。值得注意的是,桑德斯的疫苗诱导抗体中和SARS-CoV2及其变异来自英国,南非和巴西。¹

是什么激发了pan-coronavirus疫苗的想法?

我们的研究主要集中于艾滋病毒疫苗。HIV疫苗的主要目标之一是找到抗体绑定不同的病毒株。我们正在致力于广泛中和抗体中和或抑制许多不同类型的艾滋病毒。SARS-CoV-2大流行开始时,我们认为我们可以采用相同的方法,然后将它应用到SARS-CoV-2:研究中和抗体,出现在自然感染,然后尝试设计一种疫苗,可以产生同样的反应。

反向疫苗学是什么?

反向疫苗学本质上是开始所需的免疫反应。然后我们试图设计出这种反应的疫苗。给了我们一个很好的方法来评估疫苗,因为我们可以专门测试疫苗是否产生正确的响应。

你是怎么开发pan-coronavirus疫苗?

我们从两个不同的个体,孤立的抗体感染SARS-CoV-2和另一个SARS-CoV-1感染。我们研究了可交叉反应的抗体,阻止感染。当我们学习这些抗体SARS-CoV-1感染的个体,我们认识到,它们绑定到一个特定的网站上的受体结合域。我们集中疫苗受体结合域,因为我们知道,如果我们关注特定的免疫反应对峰值蛋白质的一部分,我们将有机会生成可交叉反应的中和抗体。

它是如何工作的呢?

我们排列的多个副本守恒的突起蛋白受体结合域在铁蛋白分子与24受体网站。免疫细胞识别外来病原体通过寻找一个特定的多个副本的病毒。每个免疫细胞表面有多个受体,这些受体都在寻找病原体。当我们显示免疫系统病毒网站的多个副本,它刺激免疫细胞远比如果我们显示免疫系统只有一个副本。我们想要专注与受体结合域的响应。我们也想给免疫细胞识别多个副本。

你怎么方法设计传染病疫苗?

我们首先考虑病毒的多样性。然后我们考虑的最佳方式与免疫系统产生抗体。产生广泛的活性中和抗体是一个反复出现的主题在艾滋病疫苗领域。如何生成这些抗体研究小组之间略有不同,但是我们每个人试图目标特定的中和抗体进化成我们想要的类型的可交叉反应的抗体。

对SARS-CoV-2来说,这是一个稍微不同的问题。我们需要一个保护性的抗体水平。我们想要一个响应这并不仅仅取决于一个站点,因为病毒是一种RNA病毒。它将变异,变异,网站的变化。在某种程度上,疫苗的病毒会逃离。我们想要一个响应多个站点的目标。这样,如果一个网站改变了,我们还有第二个网站提供保护。

艾滋病毒疫苗的挑战是什么?

艾滋病病毒只能在病毒抗体反应用于创建疫苗。它不会对病毒抗血清交叉反应的循环在世界其他地方。在美国传播的病毒不同于在泰国,这不同于那些在非洲。研究人员来处理这个多样化的人口艾滋病毒。产生免疫反应对一个艾滋病毒HIV毒株不是很有帮助。

相反,当我们与SARS-CoV-2接种使用武汉应变,我们得到的抗体对武汉压力,但他们也对华盛顿应变和一些新的隔离。它是更容易生成一个响应因为病毒没有多元化本身接近艾滋病毒。一旦病毒开始改变,变得更难疫苗的工作。新SARS-CoV-2变体出现的一年。艾滋病毒已超过80年的进化人类,加上多个年非人灵长类动物的进化。

其次,免疫系统并不会使抗体需要防止艾滋病毒的类型。我们找到的保护性抗体艾滋病毒感染者,结合许多不同版本的需要许多年的感染和发生在只有50%的人。我们需要使免疫系统产生抗体反应,它不正常,并创建响应在一个很高的水平。我们研究为什么免疫系统不希望让这些抗体,和裁缝艾滋病疫苗。

下一个是什么pan-coronavirus疫苗?

我们想了解更深层次的抗体反应。为了更好地了解为什么这种疫苗产生如此广泛响应,我们需要隔离单抗体和抗体比较类似的这些抗体是如何产生感染。如果我们知道这些抗体是什么,然后他们成为诱发的类型的例子可交叉反应的抗体,我们希望所有的冠状病毒疫苗引起。

其次,我们要在临床试验来探索人类是否产生相同的类型的可交叉反应的抗体,我们看到了猴子。

第三,我们要扩大疫苗。有一些蝙蝠冠状病毒,非常类似于SARS-CoV-2容易附着在,进入人类细胞。这些病毒只需要接触一个人开始一个新的冠状病毒的爆发。有一种有效的疫苗对这些是伟大的,但也有更多的冠状病毒。

参考:桑德斯KO,李E,公园R, et al。中和抗体疫苗流行性和pre-emergent冠状病毒。自然。2021,594 (7864):553 - 559。doi:10.1038 / s41586 - 021 - 03594 - 0