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中美科學(xué)家在中東冠狀病毒的疫苗設(shè)計上取得突破

2018-07-24 來源:中國病毒學(xué)論壇  標(biāo)簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:傳統(tǒng)疫苗利用滅活整體病毒,亞單位疫苗利用病毒的某個關(guān)鍵蛋白質(zhì)。傳統(tǒng)疫苗高效,但是仍有感染人體的風(fēng)險。亞單位疫苗方便安全,但是其低效性極大地限制了其更廣泛的應(yīng)用,成為困擾疫苗設(shè)計領(lǐng)域的重大難題。

 近日,中美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并且克服了中東冠狀病毒疫苗設(shè)計上的重大內(nèi)在缺陷,此項發(fā)現(xiàn)極大提高了中東冠狀病毒疫苗的效用。相關(guān)工作發(fā)表在最新出版的自然分刊《自然-通訊》上。該項發(fā)現(xiàn)不僅有助于針對中東冠狀病毒疫苗的進一步設(shè)計和開發(fā),而且在針對各類危害人類健康病毒的疫苗設(shè)計上具有廣泛的應(yīng)用前景。

 
這項工作的共同通訊作者是美國明尼蘇達大學(xué)的終身教職副教授李放,北京
 
微生物流行病學(xué)研究所的周育森教授以及上海復(fù)旦大學(xué)的國家千人計劃特聘專家姜世勃教授。文章的共同第一作者是美國紐約血液中心的杜蘭英副研究員、周育森教授的博士生太萬博和李放教授的博士生楊洋。北京微生物流行病學(xué)研究所病原微生物生物安全國家重點實驗室的趙光宇副研究員、美國衣阿華大學(xué)的StanleyPerlman教授和得克薩斯大學(xué)的Chien-TeTseng教授等科學(xué)家也參與了該項研究。
 
目前常用的病毒疫苗分兩種:傳統(tǒng)疫苗利用滅活整體病毒,亞單位疫苗利用病毒的某個關(guān)鍵蛋白質(zhì)。傳統(tǒng)疫苗高效,但是仍有感染人體的風(fēng)險。亞單位疫苗方便安全,但是其低效性極大地限制了其更廣泛的應(yīng)用,成為困擾疫苗設(shè)計領(lǐng)域的重大難題。
 
李放、周育森、姜世勃和杜蘭英等中美團隊通過密切合作,發(fā)現(xiàn)當(dāng)病毒的單個蛋白質(zhì)被單獨制備成為亞單位疫苗的同時,其表面很多區(qū)域非自然暴露了出來,而這些區(qū)域在病毒整體顆粒上是隱藏的。這些非自然暴露的區(qū)域?qū)θ梭w的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生了負(fù)干擾,使得人體免疫系統(tǒng)無法針對疫苗分子表面的有效部位產(chǎn)生高效反應(yīng)。利用中東冠狀病毒亞單位疫苗作為模版,他們測量并由此發(fā)現(xiàn)了疫苗分子表面有一處對人體免疫系統(tǒng)的負(fù)干擾最強。他們隨即用分子工程技術(shù)對此處進行了修飾改造。改構(gòu)后的疫苗在動物模型攻毒試驗中表現(xiàn)出了超高效用。
 
該項研究從理論和實際上同時解決了一直困擾病毒疫苗設(shè)計領(lǐng)域多年的難題,有望幫助科學(xué)家們進一步設(shè)計出針對中東冠狀病毒和非典冠狀病毒的超高效亞單位疫苗。從2012年被發(fā)現(xiàn)至今,中東冠狀病毒已經(jīng)感染1800多人,致死率在35%以上。它的同類病毒,非典冠狀病毒,更是在2002-2003年肆虐全球,感染8000人,致死率為10%。此外,該項研究還有潛力應(yīng)用到針對其它病毒的疫苗設(shè)計上,比如艾滋病毒,流感病毒,埃博拉病毒,等等。這些病毒和中東冠狀病毒,非典冠狀病毒一起,對全球健康造成巨大危害。病毒疫苗設(shè)計是抵抗病毒威脅的最有效手段之一。
 
Abstract:
 
Viralsubunitvaccinesoftencontainimmunodominantnon-neutralizingepitopesthatdiverthostimmuneresponses.Theseepitopesshouldbeeliminatedinvaccinedesign,butthereisnoreliablemethodforevaluatinganepitope’scapacitytoelicitneutralizingimmuneresponses.Hereweintroduceanewconcept‘neutralizingimmunogenicityindex’(NII)toevaluateanepitope’sneutralizingimmunogenicity.TodeterminetheNII,wemasktheepitopewithaglycanprobeandthenassesstheepitope’scontributiontothevaccine’soverallneutralizingimmunogenicity.Asproof-of-concept,wemeasuretheNIIfordifferentepitopesonanimmunogencomprisedofthereceptor-bindingdomainfromMERScoronavirus(MERS-CoV).Further,wedesignavariantformofthisvaccinebymaskinganepitopethathasanegativeNIIscore.ThisengineeredvaccinedemonstratessignificantlyenhancedefficacyinprotectingtransgenicmicefromlethalMERS-CoVchallenge.OurstudymayguidetherationaldesignofhighlyeffectivesubunitvaccinestocombatMERS-CoVandotherlife-threateningviruses.
 
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