COVID-19腺病毒载体疫苗:新的希望?

全球抗击导致2019冠状病毒病(COVID-19)的冠状病毒的战争正在激烈进行,首当其冲的是努力开发有效和安全的疫苗。截至撰写本文时,国家卫生和计划卫生委员会已列出100多项COVID-19疫苗临床试验clinicaltrials.gov数据库。最近的注意力集中在mRNA疫苗由辉瑞/BioNTech和Moderna研发。如果获得许可,它们将成为第一批供人类使用的信使rna疫苗。

其他疫苗的开发则依赖于更传统的技术——使用腺病毒载体来传递编码SARS-CoV-2突增蛋白的DNA分子。这些腺病毒载体疫苗的例子包括来自牛津大学/ Astrazeneca(英国),Cansino生物学(中国),Sputnik V.(俄罗斯)和詹森制药/强生(荷兰和美国)。

Sars-cov-2冠状病毒COVID-19感染来自攻击病毒疫苗的抗体;一些疫苗正在开发中,包括腺病毒载体疫苗

腺病毒是什么?

第一个腺病毒于1953年从人类腺样组织中分离出来;因此得名(1).人类腺病毒属于7种已知的物种Mastadenovirus属,超过60个亚型已被分类。它们与影响呼吸或胃肠系统的各种疾病相关,主要是在幼儿中(2)审查)。腺病毒有一个独特的ICOSAHEDRAL结构它有一层蛋白质外壳,可以封装病毒的双链DNA基因组。腺病毒基因组相对紧凑,使其成为插入外源DNA的一个有吸引力的选择。腺病毒E1A基因的缺失消除了病毒的复制能力。这种能力可以在细胞培养的繁殖过程中恢复,例如,通过使用表达E1A蛋白的细胞(3)。

早期的研究试图使用腺病毒载体进行基因治疗——试图通过将正确的DNA序列的副本导入细胞来弥补遗传缺陷。这些方法在很大程度上是不成功的,但是这个场景中的问题变成了另一个场景中的解决方案。第一个基因治疗实验的失败归因于用于基因传递的腺病毒载体引起的强烈的免疫反应(3)。然而,强大的免疫反应正是开发疫苗所需要的——因此,腺病毒载体疫苗诞生了。

腺病毒矢量疫苗如何工作?

强烈的自适应免疫应答对腺病毒主要针对蛋白质涂层中的几种抗原。此响应包括两者体液(或抗体介入)细胞免疫力。

COVID-19冠状病毒疫苗的适应性免疫反应
免疫应答对抗原攻击的适应性免疫反应

体液免疫反应最终产生针对抗原的抗体,而细胞免疫反应则产生特化T细胞。在未来接触抗原的过程中,抗体会与抗原结合,T细胞会识别并摧毁任何被携带抗原的病毒感染的细胞。这些措施结合起来可以在感染失控之前迅速中和病毒。

因此,设计一种腺病毒载体疫苗(理论上)就像设计病毒基因组以产生外来抗原(例如冠状病毒S蛋白)一样简单。一旦完成,经过改造的腺病毒就可以通过注射作为疫苗。因为病毒具有复制缺陷,所以没有引起感染的危险。然而,它可以在宿主细胞内表达冠状病毒S蛋白,然后触发适应性免疫反应,以保护免受真正的冠状病毒感染。从本质上说,这是所有疫苗所依据的原则:让免疫系统误以为发生了感染,以便在未来发生真正的感染时做出反应并做好准备。

腺病毒载体疫苗如何治疗COVID-19?

尽管腺病毒载体疫苗具有显著的优势——包括稳定性、易于大规模生产以及能够容纳大片段的外来DNA,但它们也有自己的问题。最初关于病毒DNA可能整合到宿主基因组的担忧被证明是毫无根据的(4)。然而,在极少数情况下,在细胞培养中繁殖时可以通过重组产生具有复制能力的腺病毒(5),但在注射后在人体内却没有。

由于人腺病毒是如此常见,因此潜在的疫苗受疫苗可能具有预先存在的免疫力,这将否定疫苗(6)的影响。最佳特征的人类腺病毒用于疫苗开发是物种C,5型(HAD5);但是,它也是最常见的(7)。这个问题的一种解决方案是使用较少的常见亚型,例如HAD26,正如逆血栓病毒(8)的那样完成的.PANSEN疫苗(8)。Sputnik V疫苗使用HAD5和HAT26(9)的组合。另一种方法涉及使用来自不同物种的腺病毒;牛津/ astrazeneca covid-19疫苗基于黑猩猩腺病毒(10)。

设计有效的疫苗

为了提高重组腺病毒载体的有效性和安全性,在设计重组腺病毒载体时需要考虑很多因素(见11)。还应考虑抗原的优化设计。就SARS-CoV-2而言,冠状病毒表面刺突(S)蛋白是大多数疫苗开发工作的目标抗原。杨森COVID-19疫苗开发团队最近的一项合作研究提供了对抗原设计过程的深入了解(12)。

S蛋白质介导SARS-CoV-2条目与宿主细胞表面的血管紧张素转换酶2 (ACE2)受体结合后进入细胞。它由两个子单元组成,S1和S2。S1与ACE2受体结合,同时通过宿主细胞表面上的蛋白酶切割S2改变其构象,使病毒包膜能够与细胞膜熔断。在该融合事件之前,S蛋白质存在于所谓的亚稳压型构象中,并且蛋白水解裂解将蛋白质重折叠成更稳定的封闭状态(13)。

博斯等人。设计并表达了S蛋白质的几种变体以及野生型蛋白质,以检查每个变体(12)的稳定性和免疫原性。它们通过基于细胞的ELISA和流式细胞术用中和配体(ACE2受体结合域)和抗体以鉴定具有最大预防稳定性的候选抗原的流式细胞仪测试表达抗原的结合特性。进一步的突变分析旨在优化N-末端信号肽,其确保正确切割和折叠N-末端结构域。用S蛋白质变体和ACE2,细胞表面蛋白酶和绿色荧光蛋白(GFP)的Cot转染实验提供了关于最佳抗原变体的进一步信息。为了提高该测定的敏感性,研究人员使用Nanobit®补充技术而不是GFP作为记者。这些结果还得到了小鼠体内实验的补充,以评估活病毒的中和性、体液和细胞免疫原性以及t细胞反应,以确定疫苗相关增强疾病的风险。

结果确定了具有稳定突变的S蛋白变异,优化了预融合稳定性,产生了中和抗体与非中和抗体的最佳比例。然而,野生型信号肽序列被证明是正确的蛋白质折叠的最佳。根据他们的研究,该小组着手开发一种基于ad26的最佳病毒载体疫苗,目前正在一所医院进行评估第一阶段临床试验

下一步是什么?

Covid-19疫苗开发和临床试验继续以前所未有的步伐前进。mRNA和腺病毒载体疫苗都对抗这种全球大流行至关重要。在美国,辉瑞/比翁科技和现代MRNA疫苗已收到美国食品和药物管理局(FDA)应急授权批准。Astazeneca是考虑合作和Sputnik V的开发者一起研发联合疫苗与此同时,在最初的停顿之后,Janssen/J&J最初基于ad26的疫苗的3期试验已经开始设置恢复

对于任何病毒,新的变异毒株都可能在全球出现,SARS-CoV-2就是这样。最近的证据表明,突变率比之前认为的要快担心在英国。尽管S蛋白有一些突变,但目前的疫苗可能仍然有效。随着病毒的发展,疫苗的设计和开发也必须如此。疫苗开发和分发的多种方法将为应对这一流行病——以及下一个流行病——提供最大的希望。

通过我们的SARS-CoV-2研究、疫苗和治疗开发了解更多有关病毒疫苗开发的信息资源页面

参考

  1. Rowe, W.P.等人(1953)从组织培养中自发变性的人腺样体中分离出一种细胞病原体。Proc, Soc。实验医学杂志。地中海。84, 570 - 573。
  2. Ghebremedhin, B.(2014)人腺病毒:日益重要的病毒病原体。欧元。j . Microbiol。Immunol4(1) 26-33。
  3. 腺病毒作为疫苗载体。摩尔。其他。10(4), 616 - 629。
  4. Hillgenberg, M.等人(2001)一种辅助依赖的最小腺病毒载体的染色体整合模式,该载体将一个可选择的标记插入27.4千碱基基因组填充物中。J.Virol。75, 9896 - 9908。
  5. falaux, F.J.等人(1999)谁害怕具有复制能力的腺病毒?基因6, 709 - 712。
  6. Fausther-Bovendo H.和Kobinger, G.P.(2014)预先存在的针对Ad载体的免疫:体液、细胞和先天反应,什么是重要的?哼。疫苗。免疫。10,2875-2884。
  7. Mast, T.C.等人(2010)人类现有的5型、6型、26型和36型中和抗体的国际流行病学:高Ad5滴度的相关性和对潜在艾滋病毒疫苗试验的影响。疫苗28., 950 - 957。
  8. 保管,J.等人。(2020)基于复制无能的AD26病毒载体的疫苗:标准化模板,具有风险/效益评估的关键考虑因素。疫苗(在出版社;JVAC 22294.)。
  9. Lagunov,D.Y.等等。(2020)RAD26和RAD5载体的异源素母型促进Covid -19的安全性和免疫原性两种配方:来自俄罗斯的两个开放式,非随机化阶段1/2研究。《柳叶刀》396,887-897。
  10. Voysey, M. et al. (2020) ChAdOx1新型冠状病毒-19疫苗(AZD1222)对抗SARS-CoV-2的安全性和有效性:一项对巴西、南非和英国4项随机对照试验的中期分析。《柳叶刀》,发表在线的2020年12月8日。
  11. Afkhami, S.(2016)针对粘膜病原体的腺病毒载体疫苗的方法和临床开发。摩尔。其他。冰毒。中国。Dev3., 16030年。
  12. Bos,R.等人。(2020)ad26基于载体的Covid-19编码预熔性SARS-COV-2穗免疫原诱导强度的体液和细胞免疫反应。npj疫苗5,91。
  13. 斯特恩贝格,A.和Naujokat,C.(2020)冠状病毒SARS-COV-2穗蛋白的结构特征:疫苗接种的靶标。生命科学257., 118056年。

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Ken是Promega公司的一名科学作家。虽然他的博士学位是分子生物学,但他喜欢研究和写作从m理论到笔石的一切。当肯没有时间和家人在一起或为他的狗和猫主人服务时,他就会去寻找一个被称为“空闲时间”的神秘生物。如果他成功了,他希望重返小说创作,这样他就可以保持大脑的平衡。

11评论

  1. CDC网站上关于病毒载体疫苗的部分说,腺病毒携带的病毒基因不会进入细胞核,也不会整合到宿主DNA中。那么我们如何从病毒基因组得到突刺蛋白呢?病毒基因的转录能在细胞核外发生吗?

    1. 谢谢您的意见。腺病毒DNA不整合到宿主细胞基因组中,但在不均匀的细胞内留在重组状态下。它由核内的宿主细胞RNA聚合酶复合物转录,然后像往常一样在细胞质中翻译RNA。

      1. 关于神经元和心肌细胞等非分裂细胞呢。我们知道转基因表达是否瞬态或连续?

  2. 我认为存在卵泡DNA可以持续存在的情况,如肝炎-B逆转录病毒的CCCDNA(导致慢性携带者)。腺病毒如何不同?他们在这方面真的无害吗?谢谢你。

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  4. 患有效果的差异很大(并且可能对血液凝血凝血的血液凝血血液凝血的显着安全性甚至是来自牛津腺病毒疫苗的血液凝血疫苗)的速率,我看不出疫苗制造者如何如何顽固地顽固地和顽固尽管有更容易和更便宜的缩放和批量生产优势,但是,我只归因于最终缺乏基础设施和自然的基础设施和经验,即将缺乏应该消失的新技术平台,仍然归因于开发和生产这些DNA疫苗。我也不太信任,尽管在几百百万的例子中初步缺少数十亿人,但特别是在数十亿人的情况下,尽管缺少证据,但在体外,可以在体外发生的复制绩效腺病毒的出现不能相信。无处不在的腺病毒如何在人类中。同样的是 - 由于可能的重组 - 对于要预测的病毒DNA,以在核中的其再生体内保持不受无害地储存。欧洲局长和亚当史密斯的“看不见的手”工作组合的必然结果协同作用应该对追求追求的东西追求的任何浪漫妄想,在比较中反复失败或看起来很愚蠢。

    我的问题是可能是为什么“脂纳米粒子 - 车辆技术中的mRNA封闭的mRNA括起来的原因是迄今为止,尽管对FHE的自然过程的理论直接和模仿,但是竞争对手的头部和肩部的透明胜利者病毒载体方法?为什么引入非常蛋白质抗原本身(例如SINOVAC),这一点是疫苗接种的本质,而不是几个世纪以前的近视,这比将它们的最终基因组代码引入我们的身体的最终基因组代码

  5. 关于腺病毒整合的问题。在文章中,您说最初的问题是“基本上没有根据”和引用参考(4)。然而,通过Hillgenberg等人证实了病毒载体集成实际上发生,尽管以HDR独立的方式发生。我认为甚至他们甚至e1删除的adv遵守整合。引用他们的最终段落:

    " (i)作为腺病毒载体,它们高效地感染多种细胞类型;(ii)它们显然是高效集成的,主要是每个电池一个完整的单体;(iii)这些载体的高容量可以使基因稳定转移和复杂的调控元件,以实现调控或组织特异性表达;(iv)排除残留腺病毒基因表达介导的不良反应

    你是否有其他的参考资料可以明确反驳这些发现?

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