为疫苗研究人员开辟了一条光明的道路:发光报告病毒检测中和抗体

开发一种安全、有效、易于生产和分发的疫苗是一项艰巨的任务。然而,这正是应对COVID-19大流行所需要的。

疫苗的研制、安全性和有效性测试都需要时间。流行性腮腺炎疫苗被认为是有史以来最快的传染病疫苗生产,及其发展需要四年从样本收集到许可(2)。然而,有许多理由预期更快发展COVID-19疫苗:研究人员合作以前所未有的方式,大多数COVID-19科学出版物是免费为所有访问和通常可作为预印本。截至2020年8月11日,世界各地的研究人员165多名候选疫苗的发展,其中30在某些阶段的人体临床试验(1)。科学家可用疫苗配方的范围已经扩大到包括RNA和DNA疫苗,replication-defective腺病毒疫苗,灭活或死亡疫苗和亚基蛋白疫苗。同样重要的是,疫苗开发人员和研究人员有更大的机会获得强大的分子生物学工具,如生物发光记者,使测试和开发更快。

复合与其受体人ACE2 SARS-COV-2嵌合受体结合域的结构
SARS-CoV-2嵌合受体结合域的结构与其受体人ACE2复杂。资料来源:商,J。et al。RCSB PDB

疫苗靶点:SARS-CoV-2刺突蛋白

目前针对SARS冠状病毒-2开发的疫苗大部分都集中在SARS-COV-2穗(S)蛋白。这是从病毒的包膜突出,并允许其结合至血管紧张素转化酶2(ACE2)靶细胞表面上的受体的蛋白。病毒S蛋白和ACE2受体之间的相互作用触发与细胞膜上的宿主细胞(3)的病毒的融合。科学家们已分离的中和抗体从人血清中能结合至SARS刺突蛋白受体结合结构域(RBD),这表明该刺突蛋白是用于产生有效的免疫应答(4)一个可行的目标。

疫苗研制的一个重要组成部分是确保疫苗不仅引发免疫应答有效的,但它也是安全的。疫苗应该产生中和病毒的感染能力和引起疾病,但不是自身原因造成的损坏主机的响应的免疫反应。要确定疫苗产生免疫反应的有效性和安全性,研究人员转向模式生物。由于COVID-19是一种呼吸系统疾病,研究人员和疫苗研发人员希望确保疫苗中和不损坏细腻的气道和组织这种病毒可能会发现病毒的复制。

Pseudovirus中和化验

假病毒颗粒或假病毒使研究人员能够表征疫苗引起的免疫反应。伪病毒颗粒含有已知“亲本病毒”的包膜蛋白,其中亲本结合蛋白被交换为感兴趣病毒的结合蛋白(在这种情况下是SARS-CoV-2的S蛋白)。这种伪病毒颗粒通常还携带报告基因,通常是编码荧光素酶或荧光蛋白的基因。假病毒的活性由报告器监测,只有在假病毒成功感染宿主细胞时才能表达和检测到。如果接种的模型生物产生有效的中和抗体,假病毒将不能感染宿主细胞,这可以很容易地测定报告基因的活性。含荧光素酶的假病毒已被用于研究几种冠状病毒,包括MERS、SARS-CoV和SARS-CoV-2(5)。

携带荧光素酶报告者的假病毒已被用于调查目前正在研制的SARS-CoV-2疫苗接种后的病毒中和作用(6,7)。在第一项研究中,我们评估了mRNA-1273疫苗(Moderna)接种后的抗体反应。ELISA和SARS-CoV-2伪病毒中和均用于评估第一次和第二次接种疫苗后的反应(6)。SARS-CoV-2伪病毒由表达SARS-CoV-2 S蛋白的慢病毒亲本和萤火虫荧光素酶报告基因构建(6,8,9)。研究人员能够证明mRNA-1273疫苗的s特异性抗体和中和活性高于其他疫苗类型的报道值。

第二项研究(7)类似地使用两种假病毒颗粒来评估血清型26 (Ad26)载体疫苗产生的免疫反应,该疫苗编码了SARS-CoV-2 S蛋白的变种。

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SARS-CoV-2病毒研究
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活病毒中和试验

除了假中和试验,这两项研究也使用活的病毒中和试验。基于西雅图华盛顿隔离全长SARS-COV-2病毒被设计来表达NanoLuc®荧光素酶和GFP(6,7,10,11)。在这两种情况下,这些活病毒中和试验进一步证实疫苗与基因-1273疫苗诱导特异性S-抗体反应,可以中和病毒的活性。

通过使用这些报告病毒,研究人员能够证明接种这两种候选疫苗在动物模型中实现了剂量依赖的病毒中和,这是任何有效疫苗的基本质量。

文献引用

  1. 昆仑,J.。(2020)疫苗冠状跟踪。纽约时报[互联网:https://www.nytimes.com/interactive/2020/science/coronavirus-vaccine-tracker.html已于2020年8月11日通过]
  2. 阿克潘,N.(2020)为什么冠状病毒疫苗可能需要超过一年的时间。国家地理:冠状病毒覆盖率[互联网:https://www.nationalgeographic.com/science/2020/04/why-coronavirus-vaccine-could-take-way-longer-than-a-year/已于2020年8月11日通过]
  3. 李,J。(2020)的冠状病毒如何进入宿主细胞,以及如何阻止它。yabovipcom亚搏足彩Promega公司的连接。【互联网://www.blogbatom.com/how-the-coronavirus-enters-host-cells-and-how-to-block-it/已于2020年8月11日通过]
  4. Kenefick, K.(2020)中和抗体的SARS-CoV-2显示减少小鼠感染。yabovipcom亚搏足彩Promega连接[互联网://www.blogbatom.com/neutralizing-antibodies-to-sars-cov-2-shown-to-lessen-infection-in-mice/已于2020年8月11日通过]
  5. Hooper, K.(2020)在冠状病毒研究中测定荧光素酶标记的报告性伪病毒颗粒的选择。【互联网://www.blogbatom.com/choices-for-measuring-luciferase-tagged-reporter-pseudotyped-viral-particles-in-coronavirus-research/已于2020年8月11日通过]
  6. Corbett, K.S.。(2020)非人类灵长类抗SARS-CoV-2的mRNA-1273疫苗的评价新英格。j .地中海。DOI: 10.1056 / NEJMoa2024671
  7. 梅尔卡多,注意:et al。(2020)单针Ad26疫苗可预防恒河猴SARS-CoV-2的感染自然https://www.nature.com/articles/s41586-020-2607-z
  8. 王,L。et al。(2015)评估候选疫苗方法的MERS-CoVNat。Commun6, 7712年。
  9. 杰克逊,L.。(2020)抗sars - cov -2 mRNA疫苗初步报道新的。Eng。j .地中海。DOI: 10.1056 / NEJMoa2022483
  10. 侯,Y.J.等(2020)SARS-CoV-2反向遗传学揭示了呼吸道的可变感染梯度。小区183,429-46。
  11. Scobey, T.等人(2013)中东呼吸综合征冠状病毒的全长感染cDNA的反向遗传学PROC。纳特。ACD。科学。110年,16157 - 62。

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米歇尔Arduengo

社交媒体经理Promega公司
米歇尔在哈佛大学获得生物学学士学位卫斯理学院她在乔治亚州的梅肯获得了BCDB的博士学位埃默里大学在亚特兰大,佐治亚州。Michele是Promega的社交媒体经理,也是Promega Connections博客的执行编辑。亚搏足彩yabovipcom她喜欢沉浸在一本好书中,吹小号,织毛衣,穿雪鞋。

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