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这些无冰箱Covid-19疫苗在植物和细菌中生长

穿蓝色手套的两只手在小植物盘子接触一个植物。

加州大学圣地亚哥的纳内工程开发了Covid-19疫苗候选人,可以获得热量。他们的主要成分?来自植物或细菌的病毒。

免费的无冰箱Covid-19疫苗仍处于发展的早期阶段。在小鼠中,疫苗候选者触发了对SARS-COV-2的中和抗体的高产生,该病毒导致Covid-19。如果他们证明是安全有效的人,疫苗可能是全球分销努力的大型比赛,包括农村地区或资源贫困社区。

“What’s exciting about our vaccine technology is that is thermally stable, so it could easily reach places where setting up ultra-low temperature freezers, or having trucks drive around with these freezers, is not going to be possible,” said Nicole Steinmetz, a professor of nanoengineering and the director of the纳米免疫工程中心在UC San Diego Jacobs工程学院。

疫苗在9月7日发布的文件中详述美国化学学会杂志

研究人员创造了两个Covid-19疫苗候选人。一个是植物病毒制成的,被称​​为豇豆马赛克病毒。另一种是由细菌病毒或致Qβ的噬菌体制成的。

两种疫苗都使用类似的食谱进行。研究人员使用豇豆植物和大肠杆菌细菌分别以球形纳米粒子的形式分别种植数百万份植物病毒和噬菌体。研究人员收获了这些纳米颗粒,然后将一小块SARS-COV-2穗蛋白连接到表面上。成品看起来像一种传染性病毒,所以免疫系统可以识别它们,但它们在动物和人类中都不感染。附着在表面上的尖刺蛋白的小片是刺激身体,以产生对冠状病毒的免疫应答。

研究人员注意使用植物病毒和噬菌体来制造疫苗的几个优点。对于一个,它们可以很容易和廉价地生产在大尺寸。“种植植物相对容易,涉及不太复杂的基础设施,”斯坦梅茨说。“并且使用细菌的发酵已经是生物制药行业的既定过程。”

另一个重要优点是植物病毒和噬菌体纳米颗粒在高温下非常稳定。结果,可以将疫苗储存和发货而不需要保持冷。它们也可以通过使用热量的制造过程。该团队正在使用这些过程将其疫苗包装成聚合物植入物和微针贴片。这些方法涉及将疫苗候选与聚合物混合并在接近100摄氏度的温度下在烘箱中熔化它们。能够将植物病毒和噬菌体纳米颗粒直接混合,并从一开始就使其变得容易和简单以产生疫苗植入物和贴剂。

目标是让人们更多的选择来获得Covid-19疫苗并使其更容易获得。在皮肤下注射并在一个月内慢慢释放疫苗的植入物只需要一次施用一次。并且可以在没有疼痛或不适的手臂上佩戴的微针斑块会让人们自我管理疫苗。

“想象一下,如果疫苗补丁可以发送到我们最脆弱的人的邮箱,而不是让他们离开家庭和风险敞口,”UC San Diego Jacobs工程学院的纳米工程教授Jon Pokorski表示,其团队发展制作植入物和微针补丁的技术。

“如果诊所可以向那些对他们的第二次拍摄做出真正艰难的时间的人提供单剂量植入,那将为更多人口提供保护,我们可以在威胁传播中获得更好的机会,”洛克斯基补充道, who is also a founding faculty member of the university’s材料探索研究所和设计研究所

在测试中,团队的Covid-19疫苗候选通过植入物,微针贴片或作为两次射击的一系列施用小鼠。所有三种方法都在血液中产生高水平的中和抗体,针对SARS-COV-2。

潜在的Pan-coronavirus疫苗

研究人员发现,这些相同的抗体也对SARS病毒中和。

这一切都归结为冠状病毒穗蛋白的蛋白质,其附着在纳米颗粒的表面上。Steinmetz团队选择的其中一个称为表位,在SARS-COV-2和原始的SARS病毒之间几乎相同。

“中和的事实是如此深刻,表位在另一个致命的冠状病毒中如此愉快地保守是显着的,”纳内工程博士学位合作的Matthew Shin说:学生在Steinmetz的实验室。“这使我们希望能够为未来流行病提供保护的潜在泛冠状病毒疫苗。”

该特定表位的另一个优点是它不受迄今为止的任何SARS-COV-2突变的影响。这是因为该表位来自不直接与细胞结合的穗蛋白的区域。这与目前给药的Covid-19疫苗中的表位不同,其来自尖刺蛋白的结合区域。这是已经发生了许多突变的区域。这些突变中的一些使病毒更加传染。

来自非界定区域的表位不太可能经历这些突变,解释了奥斯卡尔·斯坦格斯实验室的博士后研究员和研究的第一作者。“基于我们的序列分析,我们选择的表位在SARS-COV-2变体中受到高度保守。”

这意味着新的Covid-19疫苗可能对令人担忧的变种有效,奥图拉维拉,目前正在进行测试,以了解它们对Δ变体的影响是什么。

即插即用疫苗

获得Steinmetz真正兴奋的另一件疫苗技术是制作新疫苗的多功能性。“即使这项技术没有对Covid-19产生影响,它也可以快速适应下一个威胁,下一个病毒X,”Steinmetz说。

她说,制造这些疫苗是“即插即用”的:分别种植来自植物或细菌的植物病毒或噬菌体纳米颗粒,然后将目标病毒、病原体或生物标记物的一片附在疫苗表面。

“我们使用相同的纳米颗粒,相同的聚合物,相同的设备,以及相同的化学物质将所有东西放在一起。唯一的变量真的是我们坚持到表面的抗原,“斯坦梅茨说。

所得到的疫苗不需要保持冷。它们可以包装成植入物或微针斑块。或者,它们可以通过镜头以传统方式直接施用。

Steinmetz和Pokorski的实验室在以前的研究中使用了这个食谱,以使疾病患者进行疫苗HPV.胆固醇。现在他们表明它适用于制作Covid-19疫苗候选人。

下一步

在将其进入临床试验之前,疫苗仍然有很长的路要走。向前迈进,该团队将测试疫苗是否可防止来自Covid-19的感染,以及其体内变异和其他致命的冠状虫病毒。

纸质:“Covid-19及其送货装置的三价亚基疫苗候选者。”共同作者包括Angela Chen,Veronique Beiss,Miguel A. Moreno-Gonzalez,Miguel A. Lopez-Ramirez,Maria Reynoso和Joseph Wang,UC San Diego;洪王和布雷特L. Hurst,犹他州州立大学。

这项工作部分由国家科学基金会通过快速赠款(CMMI-2027668),通过UC San Diego Matersical Research Science和Engineeric Center(MRSEC,Grant DMR-2011924)。

披露:Nicole Steinmetz和Jon Pokorski是对马赛克免疫工学公司的共同创始人,并对Mosaic Immunoengineing Inc.的财务兴趣。所有其他作者都声明没有竞争利益。


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