病毒学家开发具有广泛保护性的冠状病毒疫苗

一种可预防COVID-19病毒和其他冠状病毒的候选疫苗已在早期动物试验中显示出有希望的结果。

由弗吉尼亚理工大学杰出教授X.J.孟和弗吉尼亚大学健康学院教授Steven L. Zeichner研制的候选冠状病毒疫苗成功阻止了这一过程猪猪流行性腹泻病毒(PEDV)

研究人员最近发表了他们的研究结果美国国家科学院院刊。

“候选疫苗是使用一种针对冠状病毒高度保守基因组区域的创新疫苗平台开发的，”弗吉尼亚-马里兰兽医学院生物医学科学和病毒学系的杰出教授孟说。“新的疫苗平台利用一种基因组减少细菌在其表面表达冠状病毒疫苗抗原。这样的疫苗平台可以在世界各地的现有设施中以较低的成本生产，可以满足大流行的需求。”

他们的冠状病毒疫苗提供了一些优势，可以克服全球疫苗接种工作的主要障碍。这种疫苗很容易储存和运输，即使是在世界上的偏远地区，也可以利用现有的疫苗制造工厂大量生产。

“我们的新平台提供了一种以非常低的成本快速生产疫苗的新途径，可以在世界各地的现有设施中制造，这应该特别有助于大流行反应，”Zeichner说。

一种新的疫苗开发方法

新的疫苗生产平台包括合成指导病毒片段生产的DNA，这些DNA可以指导免疫系统如何对病毒产生保护性免疫反应。

将DNA插入另一个小圆形DNA，称为可以在细菌内繁殖的质粒。然后将质粒引入细菌中，指示细菌将蛋白质放在它们的表面上。该技术使用常见的细菌大肠杆菌。

一个主要的创新是大肠杆菌已经删除了大量基因。去除许多细菌的基因，包括构成其外表面或外膜的部分的基因，显着提高免疫系统识别和响应放置在细菌表面上的疫苗抗原的能力。为了产生疫苗，表达疫苗抗原的细菌只是在发酵罐中生长，就像血液常见的微生物工业过程中使用的发酵罐一样，然后用低浓度的福尔马林杀死。

灭活的全细胞疫苗目前广泛用于预防霍乱和百日咳等致命疾病。世界上许多低收入到中等收入国家的工厂现在每年生产数亿剂这种疫苗，每剂1美元或更少。他说:“也许有可能让这些工厂生产这种新疫苗。由于技术非常相似，成本也应该相似。”

整个过程，从确定一个潜在的疫苗目标到产生表面有疫苗抗原的基因缺失细菌，可以在两到三周内非常迅速地进行，使该平台成为应对大流行的理想平台。

针对Covid-19

该团队的候选疫苗采取了一种不同寻常的方法，它针对病毒的刺突蛋白的一部分，即“病毒融合肽”，这在冠状病毒中非常普遍。在SARS-CoV-2(导致COVID-19的病毒)的许多基因序列中，没有观察到融合肽有任何不同，这些基因序列在大流行期间从世界各地数千名患者身上获得。

“随着各种SARS-CoV-2变种的出现，针对所有冠状病毒保守区域(如融合肽)的疫苗可能会导致广泛保护性候选疫苗。这种疫苗如果成功，将对不同病毒株具有重大价值，”孟说。他同时也是弗吉尼亚理工大学弗拉林生命科学研究所(Fralin Life Sciences Institute at Virginia Tech)新出现的人畜传染病和节肢动物传播病原体中心(Center for Emerging, Zoonotic, and arthroarthroblood Pathogens)的创始主任。

创建他们的疫苗,研究人员使用新疫苗平台,合成DNA的指令,使融合肽和工程细菌蛋白质表面的细菌,有大量的基因移除,然后成长,冠状病毒疫苗灭活细菌的候选人。

孟和罗基纳制作了两个疫苗，一个旨在防止Covid-19，另一个旨在保护猪冠状病毒，Pedv。Pedv和SARS-COV-2，导致Covid-19的病毒是冠状病毒，但它们是遥远的亲属。Pedv和SARS-COV-2，如所有冠状病毒，分享了构成融合肽的许多核心氨基酸。Pedv感染猪，造成腹泻，呕吐和高发烧，并在世界各地的猪农民一直是大量负担。当Pedv首次出现在美国的猪群中，在2013年，它仅在美国杀死了数百万猪。

在猪身上研究PEDV的一个优点是，研究人员可以研究疫苗对甲型h1n1流感的保护能力新冠病毒在它的原生宿主中感染，在这种情况下，是猪。用于测试COVID-19疫苗的其他模型在非本地宿主(如猴子或仓鼠)或经过基因工程使其感染SARS-CoV-2的小鼠中进行了研究。猪在生理和免疫方面也与人类非常相似——它们可能是除了灵长类动物以外与人类最接近的动物模型。

在一些意想不到的结果中，萌和Zeichner观察到候选疫苗对抗SARS-COV-2的候选疫苗，保护猪免受PEDV引起的疾病。疫苗没有预防感染，但它们保护猪免于发育严重的症状，就像用候选Covid-19疫苗测试了灵长类动物时所做的观察结果一样。疫苗还将猪的免疫系统映起来，以将更加剧烈的免疫反应贴花对感染更大。如果PEDV和Covid-19疫苗都保护猪免受PEDV引起的疾病和灌输免疫系统为了对抗这种疾病，我们有理由认为COVID-19疫苗也可以保护人们免受COVID-19严重疾病的侵袭。

下一步

在COVID-19疫苗获得联邦食品和药物管理局(federal Food and Drug Administration，简称fda)或世界各地其他监管机构批准用于人体之前，还需要进行额外的测试，包括人体试验，但合作者对疫苗开发平台取得的早期成功感到高兴。

孟说:“虽然动物研究的初步结果很有希望，但还需要更多的工作来完善使用不同基因组减少菌株的疫苗平台和融合肽疫苗靶标。”“测试融合肽也很重要疫苗在针对SARS-COV-2感染的猴子模型中。“

蔡克纳补充说，弗吉尼亚大学和弗吉尼亚理工大学这两所有着著名体育竞争对手的学校之间的合作产生了如此有希望的结果，这让他深受鼓舞。

“如果UVA和弗吉尼亚科技科学家可以共同努力，试图做一些积极的事情来解决大流行，那么也许在这个国家的合作和合作有一些希望，”Zeichner说。

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