NIST明确呼吸道病毒前瞻性疫苗的结构

RSV是一种攻击呼吸系统的致命病毒，目前还没有批准的疫苗。在美国国家标准与技术研究所(NIST)进行的最先进的中子和x射线散射可能会使这种方法更接近现实，因为研究结果明确了一种基于蛋白质的微小颗粒的结构，这种颗粒是候选疫苗的主要功能成分。

该研究结果发表在12月15日的杂志上分子制药学，强调中子方法在揭示三维形状和功能方面的价值纳米粒子这就像药物一样有用。理解结构未来的纳米粒子疫苗可以为研究它在体内的功能提供重要的线索。这项在NIST中子研究中心和材料测量实验室进行的研究，可能有助于这种候选疫苗的进一步开发和一系列其他医疗方法。

研究科学家厄尼·梅纳德(Ernie Maynard)说:“对我们的疫苗纳米颗粒进行忠实的观察，可以让我们像免疫系统看到它们一样‘看到’粒子。”他是Novavax公司研发疫苗的团队成员，进行了这项研究。“理解a的结构分子水平上帮助我们理解我们的纳米颗粒如何引发免疫系统对RSV的反应。”

RSV，或呼吸道合胞病毒，是下呼吸道感染的常见原因，也是全球婴幼儿严重下呼吸道疾病的主要病毒原因。在美国，呼吸道合胞病毒是婴儿住院的主要原因，在全球，是一岁以下儿童死亡的第二大原因，仅次于疟疾。

该公司的候选疫苗是围绕一种由蛋白质、脂类和糖组成的纳米粒子构建的。它小到用光学显微镜无法精确观察其形状。然而，NIST的中子和x射线散射能力允许粒子在溶液中可视化，就像它们被送到人体时一样。研究表明，每个粒子都像一个由脂质构成的圆柱体，有几个突出的分支。这些分支是与我们的免疫系统相互作用的蛋白质。

“你真正想做的是传达这一点蛋白质因为这是刺激免疫系统产生抗体的东西，”NIST的苏珊·克鲁格说，她是这篇论文的第一作者。“但含有蛋白质的粒子并不是刚性结构。它也有成千上万种变体——有时它的蛋白质分支比其他的多，而且排列方式也不同。你想知道的是它在现实世界的溶液中是什么样子的。”

传统上，科学家通过使蛋白质结晶并用x射线照射晶体来评估蛋白质的结构。为了有效地形成晶体，蛋白质需要采用类似的构象，形成促进晶体生长的有序排列。然而，生物分子和治疗蛋白往往表现出不同的形状或构象，很难结晶。由于结晶的强大力量，这些蛋白质晶体可能包含被迫形成的蛋白质，这些蛋白质不自然存在或反映现实世界的条件。这些因素会掩盖正在发生的事情的真相。

“这些实验让我们看到了RSV纳米颗粒疫苗在注射器溶液中的样子。这种方法比x射线晶体学有优势，在x射线晶体学中，样品将在冰冻结晶状态下进行分析，”梅纳德说。“这样的分析可能解释了为什么这种疫苗平台会诱导强大的免疫反应免疫系统看到了各种微妙和灵活性，可以用来产生抗体。”

其他公司也开发了基于纳米颗粒的治疗方法，包括一种用于治疗导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒的临床试验疫苗。梅纳德说，研究中使用的方法可以被证明更广泛地用于分析这些产品中使用的复杂分子。

他说:“其他确定分子结构的方法在忠实地捕捉具有多种成分的分子结构方面存在不足。”“更大的问题是:中子和x射线技术能否克服其他方法的局限性，帮助我们理解分子结构?”这里的结果表明他们可以。”

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