斯坦福大学的COVID-19单剂纳米颗粒疫苗

SARS-COV-2疫苗纳米粒子

具有缩短冠状病毒穗蛋白的铁蛋白纳米粒子的示意性可视化,其是SARS-COV-2疫苗候选斯坦福的基础。信用:二重奏徐

斯坦福的研究人员正在努力开发单剂量疫苗SARS-CoV-2可能潜在地存储在室温下。

在大流行之前,斯坦福大学(Stanford University)生物化学家彼得·s·金(Peter S. Kim)的实验室专注于开发艾滋病毒、埃博拉病毒和大流行性流感的疫苗。但是,在关闭校园实验室的几天内新型冠状病毒肺炎预防措施,他们将注意力转向SARS-COV-2的疫苗,该病毒导致Covid-19。虽然冠状病毒超出了实验室的特定专业领域,但他们和他们的合作者已经设法建造和测试了一个有前途的疫苗候选人。

“我们的目标是制作单次疫苗,这些疫苗不需要冷链储存或运输。如果我们成功地做得很好,它也应该便宜,“Kim说,弗吉尼亚州和D. K. Ludwig生物化学教授。yabovip2021“我们疫苗的目标人口是低收入和中等收入国家。”

他们的疫苗,详细介绍于2021年1月5日发表的ACS中央科学,含有纳米颗粒,其填充了相同的蛋白质,其包含病毒的独特表面尖峰。除了作为冠状病毒称为冠状病毒的原因 - 电晕是拉丁文的“冠” - 这些尖峰通过融合到宿主细胞并为病毒基因组创造通道进入和劫持细胞机制以产生更多病毒的通道。尖峰也可以用作抗原,这意味着它们在体内的存在是可以引发免疫应答的原因。

纳米粒子疫苗平衡了亚基疫苗的安全性和易于生产的基于病毒疫苗的有效性。使用病毒递送抗原的疫苗通常比含有病毒的分离部分的疫苗更有效。然而,它们可能需要更长时间的生产,需要冷藏并且更有可能引起副作用。核疫苗 - 如最近被FDA紧急使用的辉瑞和现代mRNA疫苗 - 比纳米粒子疫苗更快地生产,但它们的制造昂贵,可能需要多剂量。小鼠的初始试验表明,仅一次剂量后,斯坦福纳米粒子疫苗可以产生Covid-19免疫力。

研究人员也希望它能在室温下储存,并正在研究它是否能以冻干的粉末形式运输和储存。相比之下,在美国研发时间最长的疫苗都需要在大约8到-70度的低温下储存科尔斯群岛华氏46度至零下94度华氏温度)。

“这是真正的早期阶段,仍然有很多工作要做,”金库特·普通学者和纸质领先作者的前任博士学者。“但我们认为这是一个固体起点,对于单剂量疫苗方案,不依赖于使用病毒在接种后产生保护抗体。”

研究人员正在继续改进和微调他们的候选疫苗,目的是使其更接近于在人体上进行初步临床试验。

尖峰和纳米粒子

SARS-CoV-2的刺突蛋白非常大,所以科学家们经常会制作出更容易制作和使用的缩略版本。在仔细检查了钉子后,金姆和他的团队选择移除底部附近的一部分。

为了完成他们的疫苗,他们把这个缩短的脉冲和铁蛋白的纳米颗粒结合起来——铁蛋白是一种含铁的蛋白质——此前已经在人类身上测试过。在大流行之前,鲍威尔一直在利用这些纳米粒子开发埃博拉疫苗。与SLAC国家加速器实验室的科学家们一起,研究人员使用低温电子显微镜获得了spike铁蛋白纳米颗粒的3D图像,以确认它们具有正确的结构。

在老鼠实验中,研究人员将他们缩短的尖峰纳米颗粒与其他四种可能有用的变体进行了比较:全尖峰纳米颗粒、全尖峰纳米颗粒或不含纳米颗粒的部分尖峰纳米颗粒,以及一种只含有在感染期间与细胞结合的尖峰部分的疫苗。测试这些疫苗对抗真正SARS-CoV-2病毒的有效性需要在生物安全级别为3的实验室中进行,所以研究人员转而使用了一种更安全的伪冠状病毒,这种病毒经过修改,可以携带SARS-CoV-2的峰值。

研究人员通过监测中和抗体水平来确定每种疫苗的潜在效果。抗体是抗抗原产生的血液蛋白质;中和抗体是实际用于防止病毒入侵宿主细胞的特定抗体子集。

一剂后,两个纳米候选疫苗导致中和抗体水平至少两倍的人COVID-19,和缩短飙升纳米疫苗生产中和反应显著高于绑定高峰或完整的斯派克(non-nanoparticle)疫苗。在第二次注射后,接受了短脉冲纳米颗粒疫苗的老鼠产生了最高水平的中和抗体。

回顾这个项目,鲍威尔估计,从初始到第一次鼠标研究的时间约为四周。“每个人都有很多时间和精力致力于同样的科学问题,”她说。“这是一个非常独特的情景。我真的不期望我遇到的职业生涯再次遇到。“

“What’s happened in the past year is really fantastic, in terms of science coming to the fore and being able to produce multiple different vaccines that look like they’re showing efficacy against this virus,” said Kim, who is senior author of the paper. “It normally takes a decade to make a vaccine,如果你甚至成功。这是前所未有的。”

疫苗接入

虽然该团队的新疫苗专门用于获得其他SARS-COV-2疫苗的群体,但是,鉴于其他疫苗候选人的快速进展,鉴于其他疫苗候选者的快速进展,却可能不需要解决目前的大流行。在这种情况下,研究人员准备再次枢转,并追求更普遍的冠状病毒疫苗,以免疫尚未知道的SARS-COV-1,MERS,SARS-COV-2和未来冠状病毒。

“疫苗是生物医学研究中最具深远意义的成就之一。这是一种极具成本效益的方式,可以保护人们免受疾病和拯救生命。”“这种冠状病毒疫苗是我们已经在做的工作的一部分——开发历史上很难或不可能开发的疫苗,比如艾滋病毒疫苗——我很高兴我们处于这样一种情况,如果世界需要,我们可能会带来一些东西。”

参考文献:“单次免疫与钉功能化铁蛋白疫苗引发中和抗体反应对SARS-COV-2小鼠”阿比盖尔E.鲍威尔,开明张,Mrinmoy亚尔,Shaogeng唐,佩顿A. Weidenbacher,李珊珊,芹苴d。Pham,John E.Pak,Wah Chiu和Peter S. Kim,1月5日2021年,ACS中央科学
DOI: 10.1021 / acscentsci.0c01405

额外的斯坦福共同作者包括生物工程的研究科学家张建明张;三均山,生物化学研究科学家;yabovip2021韶庚唐,生物化学博士后研究员;yabovip2021佩顿威登巴赫,化学研究生;yabovip2021山山李,生物工程的博士后研究人员;Tho Pham,斯坦福医学病理学临床助理教授(也与帕洛阿尔托的斯坦福血统隶属);威恩·朱玉,瓦伦贝格 - 比恩斯特克斯坦福国和斯特克斯国家加速器实验室教授,以及生物工程教授和微生物学和免疫学。yabo124来自Chan Zuckerberg BioHub的研究员也是一个共同作者。金是斯坦福生物X,妇幼保健研究所(MCHRI)和吴仔神经科学研究所的成员,以及斯坦福·科学H.他也与Chan Zuckerberg Biohub有关。 Chiu is a member of Stanford Bio-X and the Wu Tsai Neurosciences Institute, and a faculty fellow of Stanford ChEM-H.

这项工作由MCHRI,Damon Runyon Cancer Research基金会,国家卫生研究院,弗吉尼亚州和D.K.Ludwig基金和Chan Zuckerberg Biohub资助。

1条评论关于“斯坦福抗COVID-19单剂纳米颗粒疫苗”

  1. 不能为美国制作它?你从哪里得到你的钱?

    应该为美国成为美国,然后是其他国家。

    慈善要从家里开始。

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