斯坦福大学研发单剂量纳米颗粒COVID-19疫苗

在流感大流行之前，斯坦福大学生物化学家彼得·s·金(Peter S. Kim)的实验室专注于开发艾滋病毒、埃博拉病毒和流感大流行的疫苗。但是，在作为COVID-19预防措施的一部分关闭校园实验室几天后，他们将注意力转向了导致COVID-19的病毒SARS-CoV-2的疫苗。尽管这种冠状病毒不在该实验室的专门专业领域内，但他们及其合作者已经成功构建并测试了一种有希望的候选疫苗。

“我们的目标是制造一种不需要冷链储存或运输的单针疫苗。如果我们在这方面做得很成功，那么花费也应该很便宜。”“我们疫苗的目标人群是低收入和中等收入国家。”

他们的疫苗在1月5日发表的一篇论文中有详细说明ACS中央科学,包含纳米粒子散布着构成病毒独特表面刺突的相同蛋白质。除了被称为冠状病毒(corona在拉丁语中是“冠”的意思)的原因之外，这些刺突通过与宿主细胞融合，创造了一个通道，让病毒基因组进入并劫持细胞的机制，从而产生更多的病毒，从而促进感染。这些尖刺也可以用作抗原，这意味着它们在体内的存在可以触发免疫反应。

纳米颗粒疫苗平衡了病毒疫苗的有效性和亚单位疫苗的安全性和生产便利性。使用病毒传递抗原的疫苗通常比只包含病毒分离部分的疫苗更有效。然而，它们需要更长的时间来生产，需要冷藏，而且更容易产生副作用。核酸疫苗——像辉瑞和Moderna mRNA疫苗，最近已经被fda批准紧急使用——比纳米颗粒疫苗的生产速度更快，但它们的生产成本昂贵，可能需要多次注射。在小鼠身上的初步试验表明，斯坦福纳米颗粒疫苗只需注射一剂就能产生COVID-19免疫。

研究人员还希望它可以在室温下储存，并正在研究是否可以运输并以冻干粉末的形式储存。相比之下，在美国发展最久的疫苗都需要在大约8到-70摄氏度(46到-94华氏度)的低温下储存。

“这还只是早期阶段，还有很多工作要做，”该论文的第一作者、金实验室前博士后学者阿比盖尔·鲍威尔(Abigail Powell)说。“但我们认为，这是一个坚实的起点，可以成为一种单剂量疫苗方案，不依赖于使用病毒产生保护性抗体接种疫苗后。”

研究人员正在继续改进和调整他们的候选疫苗目的是让它更接近人类的初步临床试验。

峰值和纳米粒子

来自SARS-CoV-2的突刺蛋白非常大，所以科学家们通常会设计出更容易制作和使用的简化版本。经过仔细检查，Kim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，他们将这种缩短的尖刺与铁蛋白纳米颗粒(一种含铁的蛋白质)结合在一起，这种纳米颗粒之前已经在人类身上进行过试验。在埃博拉大流行之前，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铁蛋白纳米颗粒的三维图像，以确认它们具有适当的结构。

在小鼠实验中，研究人员将缩短的棘突纳米颗粒与其他四种潜在有用的变体进行了比较:具有完全棘突的纳米颗粒、完全棘突的纳米颗粒或没有纳米颗粒的部分棘突颗粒，以及一种只含有感染期间与细胞结合的棘突部分的疫苗。要测试这些疫苗对真正的SARS-CoV-2病毒的有效性，需要在生物安全三级实验室进行工作，所以研究人员转而使用了一种更安全的伪冠状病毒，这种伪冠状病毒经过了修改，可以携带SARS-CoV-2的峰值。

研究人员通过监测中和抗体的水平来确定每种疫苗的潜在有效性。抗体是针对抗原产生的血液蛋白质;中和抗体是一种特殊的抗体子集，它可以防止病毒入侵宿主细胞。

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，接受短刺状纳米颗粒疫苗的小鼠具有最高水平的中和抗体。

回顾这个项目，Powell估计从开始到第一个老鼠研究的时间大约是四个星期。“每个人都有很多时间和精力致力于同一个科学问题，”她说。“这是一个非常独特的场景。我真的不希望在我的职业生涯中再遇到这样的事情。”

这篇论文的主要作者Kim说:“过去一年发生的事情真的很了不起，科学崭露头角，能够生产出多种不同的疫苗，看起来它们对这种病毒显示出了效力。”“即使你成功了，通常也需要十年的时间来制造疫苗。这是前所未有的。”

疫苗的访问

虽然该小组的新疫苗是专门针对那些可能更难获得其他SARS-CoV-2疫苗的人群的，但鉴于其他候选疫苗的快速进展，可能不需要它来应对当前的大流行。在这种情况下，研究人员准备再次转向研究一种更通用的冠状病毒疫苗，对SARS-CoV-1、MERS、SARS-CoV-2和未来未知的冠状病毒进行免疫。

“疫苗是生物医学研究最深刻的成果之一。bob88体育平台登录它们是一种极具成本效益的方式，可以保护人们免受疾病侵袭，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——我很高兴我们处在这样一个境地，如果世界需要的话，我们有可能做出一些贡献。”

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