在一項(xiàng)新的研究中，來自美國麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員開發(fā)出一種新類型的可以輕松定制的能夠在一周內(nèi)制造出來的疫苗，從而允許快速地部署它來應(yīng)對疾病暴發(fā)。迄今為止，他們設(shè)計(jì)出抵抗埃博拉病毒、H1N1流感病毒和剛地弓形蟲（Toxoplasma gondii）的疫苗，而且這些疫苗在小鼠體內(nèi)測試時(shí)是100%有效的。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年7月4日那期PNAS期刊上，論文標(biāo)題為“Dendrimer-RNA nanoparticles generate protective immunity against lethal Ebola, H1N1 influenza, and Toxoplasma gondii challenges with a single dose”。論文*作者為MIT懷特海德醫(yī)學(xué)研究所博士后研究員Jasdave Chahal和MIT科赫綜合癌癥研究所博士后研究員Omar Khan。

這種疫苗由信使RNA（mRNA）組成，其中mRNA經(jīng)設(shè)計(jì)后能夠編碼任何病毒、細(xì)菌或寄生蟲蛋白。mRNA然后被包裝在運(yùn)送它們到細(xì)胞內(nèi)的納米顆粒中，而在細(xì)胞中，它們翻譯為觸發(fā)宿主免疫反應(yīng)的蛋白。

除了靶向治療傳染病外，研究人員正利用這種方法構(gòu)建教導(dǎo)免疫系統(tǒng)識(shí)別和破壞腫瘤的癌癥疫苗。

論文通信作者、MIT化學(xué)工程系副教授、MIT科赫綜合癌癥研究所成員和MIT醫(yī)學(xué)工程與科學(xué)研究所成員Daniel Anderson說，“這種納米制劑方法允許我們僅需7天制造出抵抗新疾病的疫苗，從而有潛力處理突發(fā)的疾病暴發(fā)或者進(jìn)行快速地修改和改善。”

可定制的疫苗

大多數(shù)傳統(tǒng)疫苗由一種滅活的病毒或其他病原體組成。這些疫苗通常需要較長的時(shí)間來生產(chǎn)，而且對一些疾病而言，它們的風(fēng)險(xiǎn)太大。其他的疫苗由細(xì)菌在正常情形下產(chǎn)生的蛋白組成，但是這并不總是誘導(dǎo)強(qiáng)大的免疫反應(yīng)，因而需要科學(xué)家們尋找一種合適的佐劑（一種增強(qiáng)免疫反應(yīng)的化學(xué)物）。

RNA疫苗是吸引人的，這是因?yàn)樗鼈冋T導(dǎo)宿主細(xì)胞產(chǎn)生它們編碼的許多蛋白拷貝，而這會(huì)觸發(fā)比蛋白疫苗更為強(qiáng)大的免疫反應(yīng)。利用mRNA作為疫苗的想法已流行了30年左右，但是一個(gè)主要障礙是發(fā)現(xiàn)一種安全的和有效的方法運(yùn)送它們。

Khan決定將RNA疫苗包裝到由一種被稱作樹狀大分子（dendrimer）的分支分子制造而成的納米顆粒中。這種材料的一種關(guān)鍵優(yōu)勢是科學(xué)家們能夠讓它臨時(shí)帶上正電荷，從而允許它與負(fù)電荷的RNA緊密地結(jié)合在一起。Khan也能夠控制所形成的dendrimer-RNA結(jié)構(gòu)的大小和形狀。通過誘導(dǎo)這種dendrimer-RNA結(jié)構(gòu)自我折疊多次，Khan構(gòu)建出直徑大約為150納米的球形疫苗顆粒。這就使得它們的大小與很多病毒相類似，從而能夠讓這些疫苗顆粒利用病毒侵入宿主細(xì)胞所使用的細(xì)胞表面蛋白進(jìn)入這些細(xì)胞中。

通過定制設(shè)計(jì)RNA序列，研究人員能夠設(shè)計(jì)出產(chǎn)生他們想要的幾乎任何一種蛋白的RNA疫苗。這種RNA分子也包括擴(kuò)增它本身的指令，因此宿主細(xì)胞將能夠產(chǎn)生更多的由這種RNA編碼的蛋白。

這種疫苗通過肌肉注射進(jìn)行運(yùn)送。一旦這些疫苗顆粒進(jìn)入細(xì)胞中，這種RNA翻譯為蛋白，然后這些蛋白釋放出來，并激活免疫系統(tǒng)。令人注目的是，這種疫苗能夠激活T細(xì)胞免疫反應(yīng)和抗體免疫反應(yīng)。

在小鼠體內(nèi)測試時(shí)，在接觸到病原體---埃博拉病毒、H1N1流感病毒或剛地弓形蟲后，它們接受單劑相應(yīng)的疫苗注射就沒有表現(xiàn)出臨床癥狀。

Khan說，“不論我們選擇哪種抗原，我們都能夠獲得*的抗體免疫反應(yīng)和T細(xì)胞免疫反應(yīng)。”

研究人員也認(rèn)為他們的RNA疫苗要比DNA疫苗更加安全，這是因?yàn)椴煌贒NA，RNA不能夠整合進(jìn)宿主基因組中，因而不會(huì)導(dǎo)致突變產(chǎn)生。

快速部署

快速設(shè)計(jì)和生產(chǎn)這些RNA疫苗的能力在抵抗流感時(shí)可能是特別有用的，這是因?yàn)閦ui常見的流感疫苗生產(chǎn)方法需要在雞蛋內(nèi)培養(yǎng)流感病毒，這需要數(shù)月的時(shí)間。這意味著當(dāng)一種意料之外的流感病毒毒株出現(xiàn)時(shí)，如2009年廣泛暴發(fā)的H1N1流感病毒，人們就沒有辦法快速地生產(chǎn)抵抗它的疫苗。

Chahal說，“通常而言，在疾病暴發(fā)結(jié)束很久以后，疫苗才被設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出來。但是利用我們的RNA疫苗開發(fā)方法，我們認(rèn)為我們在疾病暴發(fā)過程中就能夠及時(shí)介入。”

Khan和Chahal計(jì)劃創(chuàng)辦一家公司來許可這項(xiàng)技術(shù)，并將它商業(yè)化生產(chǎn)。除了他們已經(jīng)設(shè)計(jì)的這些RNA疫苗外，他們希望構(gòu)建出針對寨卡病毒和萊姆病的RNA疫苗。此外，他們也正在利用這種技術(shù)開發(fā)癌癥疫苗。