这些免冷藏的COVID-19疫苗是在植物和细菌中培养的

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加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师已经开发出了可以承受高温的COVID-19候选疫苗。他们的主要成分是什么?病毒来自植物或细菌。

新的无冰箱COVID-19疫苗仍处于开发的早期阶段。在小鼠体内，候选疫苗引发了针对SARS-CoV-2(导致COVID-19的病毒)的中和抗体的大量产生。如果这些疫苗被证明对人是安全有效的，那么它们可能会成为全球分发工作的重大改变者，包括在农村地区或资源匮乏的社区。

“我们的疫苗技术最令人兴奋的地方在于它是热稳定的，所以它可以很容易地到达那些设置超低温冷冻室的地方，或者让卡车载着这些冷冻室到处跑，这是不可能的，”纳米工程教授兼该研究所所长妮可·斯坦梅茨说纳米免疫工程中心加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院。

9月7日发表在《美国医学杂志》上的一篇论文详细介绍了这些疫苗美国化学学会杂志．

研究人员研制了两种COVID-19候选疫苗。一种是由一种叫做豇豆花叶病毒的植物病毒制成的。另一种是由一种叫做Q β的细菌病毒或噬菌体制成的。

这两种疫苗都是用类似的配方制成的。研究人员使用豇豆植物和大肠杆菌细菌以球形纳米颗粒的形式分别生长数百万份的植物病毒和噬菌体。研究人员收集了这些纳米颗粒，然后将一小块SARS-CoV-2刺突蛋白附着在表面。成品看起来像一种传染性病毒，因此免疫系统可以识别它们，但它们对动物和人类没有传染性。附着在表面的一小部分刺突蛋白刺激身体产生对抗冠状病毒的免疫反应。

研究人员注意到使用植物病毒和噬菌体制造疫苗的几个优点。首先，大规模生产它们既容易又便宜。Steinmetz说:“种植植物相对容易，涉及的基础设施也不太复杂。”“在生物制药行业，使用细菌发酵已经是一种既定的过程。”

另一个很大的优势是植物病毒和噬菌体纳米颗粒在高温下非常稳定。因此，疫苗可以储存和运输，而不需要冷藏。它们也可以通过使用热量的制造过程。该团队正在使用这种方法将疫苗包装成聚合物植入物和微针贴片。这些过程包括将候选疫苗与聚合物混合，并在接近100摄氏度的烤箱中将它们融化在一起。能够从一开始就将植物病毒和噬菌体纳米颗粒与聚合物直接混合，使得制造疫苗植入物和贴片变得简单直接。

目标是为人们提供更多获得COVID-19疫苗的选择，并使其更容易获得。这种植入物被注射在皮肤下，在一个月的时间内缓慢释放疫苗，只需要注射一次。微针贴片可以戴在手臂上，没有疼痛或不适，可以让人们自我注射疫苗。

加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的纳米工程教授乔恩·波科尔斯基(Jon Pokorski)说:“想象一下，如果疫苗贴片可以被送到我们最脆弱的人群的邮箱里，而不是让他们离开家，冒着被感染的风险。”他的团队开发了制造植入物和微针贴片的技术。

波科尔斯基补充说:“如果诊所能够为那些很难进行第二次注射的人提供一剂植入药物，这将为更多的人提供保护，我们就有更好的机会遏制传播。”他也是该大学艾滋病预防和治疗中心的创始教师之一材料发现与设计研究所．

在测试中，该团队的COVID-19候选疫苗通过植入物、微针贴片或连续两次注射给小鼠注射。这三种方法都能在血液中产生高水平的对抗SARS-CoV-2的中和抗体。

可能的泛冠状病毒疫苗

研究人员发现，这些抗体也能中和SARS病毒。

这一切都归结于附着在纳米颗粒表面的冠状病毒刺突蛋白片段。斯坦梅茨的团队选择的其中一个片段被称为表位，它在SARS- cov -2和原始SARS病毒之间几乎完全相同。

斯坦梅茨实验室的纳米工程博士生、合著者马修·申(Matthew Shin)说:“在另一种致命的冠状病毒中，这种表位的中和作用如此深刻，这是非同寻常的。”“这让我们看到了一种潜在的泛冠状病毒疫苗的希望，这种疫苗可以预防未来的大流行。”

这种特殊的表位的另一个优点是，它不受迄今报道的任何SARS-CoV-2突变的影响。这是因为这个表位来自刺突蛋白的一个不直接与细胞结合的区域。这与目前使用的COVID-19疫苗中的表位不同，后者来自刺突蛋白的结合区。这是一个发生了很多突变的区域。其中一些突变使病毒更具传染性。

来自非结合区域的表位不太可能发生这些突变，Steinmetz实验室的博士后研究员、该研究的第一作者奥斯卡·奥尔特加-里维拉(Oscar Ortega-Rivera)解释说。“根据我们的序列分析，我们选择的表位在SARS-CoV-2变体中高度保守。”

奥尔特加-里韦拉说，这意味着新的COVID-19疫苗可能对令人担忧的变种有效，目前正在进行测试，看看它们对Delta变种有什么影响。

即插即用疫苗

另一件让斯坦梅茨感到兴奋的事情是，这种疫苗技术提供了制造新疫苗的多功能性。Steinmetz说:“即使这项技术对COVID-19没有影响，它也可以迅速适应下一个威胁，下一个X病毒。”

她说，制造这些疫苗是“即插即用”:分别从植物或细菌中培养植物病毒或噬菌体纳米颗粒，然后将目标病毒、病原体或生物标志物的一部分附着在表面。

“我们使用相同的纳米颗粒、相同的聚合物、相同的设备和相同的化学成分来将所有东西组合在一起。唯一的变量实际上是我们粘附在表面的抗原。”

由此产生的疫苗不需要冷藏。它们可以被包装成植入物或微针贴片。或者，它们可以通过传统的注射方式直接注射。

斯坦梅茨和波科尔斯基的实验室在之前的研究中使用了这个配方，制造了针对疾病的候选疫苗人乳头状瘤病毒而且胆固醇．现在他们已经证明，它也适用于制造COVID-19候选疫苗。

下一个步骤

这些疫苗在进入临床试验之前还有很长的路要走。接下来，该团队将在体内测试这些疫苗是否能预防COVID-19及其变体和其他致命冠状病毒的感染。

论文:“COVID-19的三价亚单位候选疫苗及其传递装置。”合著者包括加州大学圣地亚哥分校的Angela Chen、Veronique Beiss、Miguel A. Moreno-Gonzalez、Miguel A. Lopez-Ramirez、Maria Reynoso和Joseph Wang;香港王布雷特·l·赫斯特，犹他州立大学。

这项工作部分由国家科学基金会通过RAPID拨款(CMMI-2027668)和加州大学圣地亚哥材料研究科学与工程中心(MRSEC，拨款DMR-2011924)资助。

披露:Nicole Steinmetz和Jon Pokorski是Mosaic ImmunoEngineering Inc.的联合创始人，并拥有财务利益。所有其他作者声明没有竞争利益。