在一項新的研究中，來自美國麻省理工學院（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對疾病暴發(fā)。迄今為止，他們設計出抵抗埃博拉病毒、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)測試時是100%有效的。相關研究結(jié)果發(fā)表在2016年7月4日那期PNAS期刊上，論文標題為“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)設計后能夠編碼任何病毒、細菌或寄生蟲蛋白。mRNA然后被包裝在運送它們到細胞內(nèi)的納米顆粒中，而在細胞中，它們翻譯為觸發(fā)宿主免疫反應的蛋白。

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

論文通信作者、MIT化學工程系副教授、MIT科赫綜合癌癥研究所成員和MIT醫(yī)學工程與科學研究所成員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間來生產(chǎn)，而且對一些疾病而言，它們的風險太大。其他的疫苗由細菌在正常情形下產(chǎn)生的蛋白組成，但是這并不總是誘導強大的免疫反應，因而需要科學家們尋找一種合適的佐劑（一種增強免疫反應的化學物）。

RNA疫苗是吸引人的，這是因為它們誘導宿主細胞產(chǎn)生它們編碼的許多蛋白拷貝，而這會觸發(fā)比蛋白疫苗更為強大的免疫反應。利用mRNA作為疫苗的想法已流行了30年左右，但是一個主要障礙是發(fā)現(xiàn)一種安全的和有效的方法運送它們。

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。這種材料的一種關鍵優(yōu)勢是科學家們能夠讓它臨時帶上正電荷，從而允許它與負電荷的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胞所使用的細胞表面蛋白進入這些細胞中。

通過定制設計RNA序列，研究人員能夠設計出產(chǎn)生他們想要的幾乎任何一種蛋白的RNA疫苗。這種RNA分子也包括擴增它本身的指令，因此宿主細胞將能夠產(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行運送。一旦這些疫苗顆粒進入細胞中，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細胞免疫反應和抗體免疫反應。

在小鼠體內(nèi)測試時，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*的抗體免疫反應和T細胞免疫反應。”

研究人員也認為他們的RNA疫苗要比DNA疫苗更加安全，這是因為不同于DNA，RNA不能夠整合進宿主基因組中，因而不會導致突變產(chǎn)生。

快速部署

快速設計和生產(chǎn)這些RNA疫苗的能力在抵抗流感時可能是特別有用的，這是因為zui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)月的時間。這意味著當一種意料之外的流感病毒毒株出現(xiàn)時，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，疫苗才被設計和生產(chǎn)出來。但是利用我們的RNA疫苗開發(fā)方法，我們認為我們在疾病暴發(fā)過程中就能夠及時介入。”

Khan和Chahal計劃創(chuàng)辦一家公司來許可這項技術，并將它商業(yè)化生產(chǎn)。除了他們已經(jīng)設計的這些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開發(fā)癌癥疫苗。