PNAS：开发出可编程的RNA疫苗，有望高效治疗一系列疾病

在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院（MIT）的研究人员开发出一种新类型的可以轻松定制的能够在一周内制造出来的疫苗，从而允许快速地部署它来应对疾病暴发。迄今为止，他们设计出抵抗埃博拉病毒、H1N1流感病毒和刚地弓形虫（Toxoplasma gondii）的疫苗，而且这些疫苗在小鼠体内测试时是100%有效的。相关研究结果发表在2016年7月4日那期PNAS期刊上，论文标题为“Dendrimer-RNA nanoparticles generate protective immunity against lethal Ebola, H1N1 influenza, and Toxoplasma gondii challenges with a single dose”。论文第一作者为MIT怀特海德医学研究所博士后研究员Jasdave Chahal和MIT科赫综合癌症研究所博士后研究员Omar Khan。

这种疫苗由信使RNA（mRNA）组成，其中mRNA经设计后能够编码任何病毒、细菌或寄生虫蛋白。mRNA然后被包装在运送它们到细胞内的纳米颗粒中，而在细胞中，它们翻译为触发宿主免疫反应的蛋白。

除了靶向治疗传染病外，研究人员正利用这种方法构建教导免疫系统识别和破坏肿瘤的癌症疫苗。

论文通信作者、MIT化学工程系副教授、MIT科赫综合癌症研究所成员和MIT医学工程与科学研究所成员Daniel Anderson说，“这种纳米制剂方法允许我们仅需7天制造出抵抗新疾病的疫苗，从而有潜力处理突发的疾病暴发或者进行快速地修改和改善。”

可定制的疫苗

大多数传统疫苗由一种灭活的病毒或其他病原体组成。这些疫苗通常需要较长的时间来生产，而且对一些疾病而言，它们的风险太大。其他的疫苗由细菌在正常情形下产生的蛋白组成，但是这并不总是诱导强大的免疫反应，因而需要科学家们寻找一种合适的佐剂（一种增强免疫反应的化学物）。

RNA疫苗是吸引人的，这是因为它们诱导宿主细胞产生它们编码的许多蛋白拷贝，而这会触发比蛋白疫苗更为强大的免疫反应。利用mRNA作为疫苗的想法已流行了30年左右，但是一个主要障碍是发现一种安全的和有效的方法运送它们。

Khan决定将RNA疫苗包装到由一种被称作树状大分子（dendrimer）的分支分子制造而成的纳米颗粒中。这种材料的一种关键优势是科学家们能够让它临时带上正电荷，从而允许它与负电荷的RNA紧密地结合在一起。Khan也能够控制所形成的dendrimer-RNA结构的大小和形状。通过诱导这种dendrimer-RNA结构自我折叠多次，Khan构建出直径大约为150纳米的球形疫苗颗粒。这就使得它们的大小与很多病毒相类似，从而能够让这些疫苗颗粒利用病毒侵入宿主细胞所使用的细胞表面蛋白进入这些细胞中。

通过定制设计RNA序列，研究人员能够设计出产生他们想要的几乎任何一种蛋白的RNA疫苗。这种RNA分子也包括扩增它本身的指令，因此宿主细胞将能够产生更多的由这种RNA编码的蛋白。

这种疫苗通过肌肉注射进行运送。一旦这些疫苗颗粒进入细胞中，这种RNA翻译为蛋白，然后这些蛋白释放出来，并激活免疫系统。令人注目的是，这种疫苗能够激活T细胞免疫反应和抗体免疫反应。

在小鼠体内测试时，在接触到病原体---埃博拉病毒、H1N1流感病毒或刚地弓形虫后，它们接受单剂相应的疫苗注射就没有表现出临床症状。

Khan说，“不论我们选择哪种抗原，我们都能够获得完全的抗体免疫反应和T细胞免疫反应。”

研究人员也认为他们的RNA疫苗要比DNA疫苗更加安全，这是因为不同于DNA，RNA不能够整合进宿主基因组中，因而不会导致突变产生。

快速部署

快速设计和生产这些RNA疫苗的能力在抵抗流感时可能是特别有用的，这是因为最常见的流感疫苗生产方法需要在鸡蛋内培养流感病毒，这需要数月的时间。这意味着当一种意料之外的流感病毒毒株出现时，如2009年广泛暴发的H1N1流感病毒，人们就没有办法快速地生产抵抗它的疫苗。

Chahal说，“通常而言，在疾病暴发结束很久以后，疫苗才被设计和生产出来。但是利用我们的RNA疫苗开发方法，我们认为我们在疾病暴发过程中就能够及时介入。”

Khan和Chahal计划创办一家公司来许可这项技术，并将它商业化生产。除了他们已经设计的这些RNA疫苗外，他们希望构建出针对寨卡病毒和莱姆病的RNA疫苗。此外，他们也正在利用这种技术开发癌症疫苗。

原始出处

Jasdave Chahal, Omar Khan, Robert Langer, Hidde Ploegh, Daniel Anderson.Dendrimer-RNA nanoparticles generate protective immunity against lethal Ebola, H1N1 influenza, and Toxoplasma gondii challenges with a single dose.PNAS.2016