工程师设计了针对埃博拉和H1N1流感的可编程RNA疫苗

一项最新发表的研究详细介绍了工程师如何开发可编程的RNA疫苗，该疫苗可对抗小鼠的埃博拉病毒，H1N1流感和常见的寄生虫。

麻省理工学院的工程师已经开发出一种新型的易于定制的疫苗，可以在一周内生产出来，从而可以根据疾病暴发迅速部署。到目前为止，他们已经设计了针对埃博拉，H1N1流感和弓形虫（引起疟疾的寄生虫的亲属）的疫苗，在小鼠试验中100％有效。

疫苗由称为信使RNA的遗传物质链组成，可以设计为编码任何病毒，细菌或寄生虫蛋白。然后将这些分子包装成将RNA传递到细胞中的分子，然后将其翻译成能激发宿主免疫应答的蛋白质。

除了针对传染病之外，研究人员还使用这种方法来创建癌症疫苗，该疫苗将指导免疫系统识别并消灭肿瘤。

麻省理工学院化学工程系副教授，丹尼尔麻省理工学院的科赫综合癌症研究所和医学工程与科学研究所（IMES）。

安德森（Anderson）是《美国国家科学院院刊》（National Academy of Sciences）上描述新型疫苗的论文的高级作者。该项目由麻省理工学院怀特海生物医学研究所博士后Jasdave Chahal和科赫研究所博士后Omar Khan领导。两位都是该论文的第一作者。

可定制的疫苗

大多数传统疫苗均由病毒或其他病原体的灭活形式组成。这些疫苗通常需要很长时间才能生产，对于某些疾病，它们的风险太大。其他疫苗由微生物通常产生的蛋白质组成，但这些疫苗并不总是能引起强烈的免疫反应，因此需要研究人员寻找佐剂（一种增强反应的化学物质）。

RNA疫苗之所以吸引人，是因为它们诱导宿主细胞产生它们所编码蛋白质的许多拷贝，与单独提供蛋白质相比，可以激发更强的免疫反应。使用信使RNA分子作为疫苗的想法已经存在了大约30年，但是主要障碍之一是找到一种安全有效的方式来递送它们。

Khan决定将RNA疫苗包装到由称为树枝状大分子的支化分子制成的纳米颗粒中。这种材料的一个主要优点是研究人员可以给它一个暂时的正电荷，这使它可以与带负电荷的RNA形成紧密的联系。可汗还可以控制最终结构的大小和样式。通过诱导树枝状大分子RNA结构自身折叠多次，Khan产生了直径约为150纳米的球形疫苗颗粒。这使得它们的大小与许多病毒相似，从而可以利用病毒用于此目的的相同表面蛋​​白使颗粒进入细胞。

通过定制RNA序列，研究人员可以设计出能够生产几乎任何所需蛋白质的疫苗。RNA分子还包括用于扩增RNA的说明，因此细胞将产生更多的蛋白质。

该疫苗设计为通过肌内注射方式输送，因此易于管理。一旦颗粒进入细胞，RNA就会翻译成蛋白质，这些蛋白质会被释放并刺激免疫系统。重要的是，这些疫苗能够刺激免疫系统的两臂-T细胞反应和抗体反应。

在对小鼠的测试中，单剂量接种其中一种疫苗的动物在接触真正的病原体（埃博拉，H1N1流感或弓形体）后未显示任何症状。

Khan说：“无论我们选择哪种抗原，我们都能够驱动完整的抗体和T细胞反应。”

研究人员还认为，他们的疫苗比DNA疫苗更安全，这是科学家追求的另一种选择，因为与DNA不同，RNA不能整合到宿主基因组中并引起突变。

麻省理工学院生物学教授，怀特海德研究所成员，《怀特海德研究所》的作者希德·普洛（Hidde Ploegh）说：“快速创建可以作为疫苗有效的完全合成制剂的选择，是对当前可用疫苗策略的重要补充。”他补充说，评估安全性和成本很重要。

快速部署

快速设计和制造这些疫苗的能力对于对抗流感尤其有益，因为最常见的流感疫苗制造方法需要病毒在鸡蛋中生长，这种方法需要几个月的时间。这意味着，当出现意外的流感病毒株（例如2009年引起H1N1大流行的病毒）时，无法快速生产针对它的疫苗。

查哈尔说：“通常在疫情结束后很长时间就可以买到一种疫苗。”“我们认为我们可以在真正的爆发过程中进行干预。”

达特茅斯学院Geisel医学院的外科教授，达特茅斯Thayer工学院的工程学兼职教授约瑟夫·罗森（Joseph Rosen）将疫苗开发的新方法描述为“革命性的”，因为它可以大大减少响应时间疾病爆发。

没有参与这项研究的罗森说：“这不仅适用于他们所谈论的错误，而且还可以适用于更重要的某种未知病毒。”“为了应对大流行，无论是自然的，偶然的还是有意的，他们都可以在一周内生产出疫苗。”

Khan和Chahal计划成立一家公司来许可该技术并将其商业化。除了已经设计的疫苗之外，他们还希望为寨卡病毒和莱姆病创建疫苗。

他们还在研究癌症疫苗。在最近的“任务”中：由科赫研究所（Koch Institute），汗（Khan）和查哈尔（Chahal）主持的竞赛是一个团队的一部分，该团队最终退出了竞赛，因为外部资助者，高级医学研究基金会（Advanced Medical Research Foundation）提供了支持。

对于该项目，研究人员设计了针对仅在胚胎发育过程中才打开的基因的疫苗。这些在成年人中处于休眠状态的基因通常在一种称为非小细胞肺癌的癌症中被重新激活。

麻省理工学院的戴维·H·科赫研究所教授，论文的作者罗伯特·兰格说：“我们对这种新方法提供疫苗新途径的潜力感到非常兴奋。”

该论文的其他作者包括怀特海研究所的研究人员贾斯汀·麦克帕特兰（Justine McPartlan），卢卡斯·蒂里（Lucas Tilley），赛马·西迪克（Seima Sidik）和塞巴斯蒂安·卢里多（Sebastian Lourido）。科赫研究所技术助理乔纳森·乔西（Jonathan Tsosie）；美国陆军传染病医学研究所的研究员Christopher Cooper和Sina Bavari。

这项研究是由国防部国会指导医学研究办公室的联合作战医学研究计划，MediVector公司，MGH，麻省理工学院和哈佛大学的Ragon研究所以及美国国防部减少威胁机构/联合科学技术办公室计划资助的。疫苗和预处理。

出版物：Jasdave S. Chahal等人，“单剂量Dendrimer-RNA纳米颗粒可产生针对致命埃博拉，H1N1流感和弓形虫挑战的保护性免疫力”，PNAS，2016年：doi：10.1073 / pnas.1600299113