Science子刊：世界首个能抵御致死性细菌感染的mRNA疫苗问世

来源：作者：人气：-发表时间：2023-05-08 10:00:00【大中小】

摘要：开发出了首个基于mRNA的疫苗，其或能100%有效抵御一种对人类致死的细菌。

信使RNA（mRNA）脂质纳米颗粒（LNP）疫苗如今已经成为一种有效的疫苗接种策略，尽管目前其适用于病毒性病原体，但有关该平台抵御细菌病原体有效性的数据却非常有限。

近日，一篇发表在国际杂志Science Advances上题为“A single-dose F1-based mRNA-LNP vaccine provides protection against the lethal plague bacterium”的研究报告中，来自以色列特拉维夫大学等机构的科学家们通过研究开发出了首个基于mRNA的疫苗，其或能100%有效抵御一种对人类致死的细菌。

图1 科学家们通过研究开发出了首个基于mRNA的疫苗

通过对动物模型进行研究，研究人员发现，所有接受治疗的动物都能被保护抵御细菌（鼠疫耶尔森菌）的感染，这种新型技术或能帮助快速开发出针对细菌性疾病的有效疫苗，包括对抗生素耐药的细菌所引起的疾病。

研究者Edo Kon解释道，到目前为止，mRNA疫苗（比如针对COVID-19的mRNA疫苗）被认为对于抵御病毒感染有效，但却对细菌感染没有作用；然而这类疫苗的最大优势除了其有效性之外，就是其能非常快速地被开发出来，一旦诸如SARS-CoV-2病毒的遗传序列被公布，研究人员仅需要花费63天时间就能开始首次临床试验；然而，直到现在，研究人员认为，抵御细菌感染的mRNA疫苗从生物学上来讲是无法实现的。这项研究中，研究人员就通过研究开发了针对致死性细菌的100%有效的mRNA疫苗。

研究人员解释道，病毒会依赖于宿主细胞来进行繁殖，将其自身的mRNA分子插入到人类细胞中，病毒既能利用我们的细胞作为工厂来生产基于自身遗传物质的病毒蛋白，从而复制自己。在mRNA疫苗中，这种相同的分子能在实验室中被合成，随后就能包裹到类似人类细胞膜的脂质纳米颗粒中，当疫苗注射到人体后，脂质就会粘附到细胞上，随后细胞就会产生病毒蛋白，当免疫系统熟悉了这些蛋白后，其就会学习在接触到真实病毒时如何保护机体自身了。

由于病毒会在我们自身的细胞中制造蛋白质，从病毒遗传序列所翻译出的蛋白质与从实验室中合成的mRNA所翻译的蛋白质相似；然而，细菌或许就是一个完全不同的故事，其并不需要宿主自身的细胞来产生自身的蛋白质，而且，由于人类和细菌的进化过程并不相同，因此细菌所产生的蛋白质就与人类细胞所产生的蛋白质不同，即使是基于相同的遗传序列也是如此。

为此研究人员就尝试在人类细胞中合成细菌蛋白，但暴露于这些蛋白质会导致机体出现较低的抗体水平且普遍缺乏保护性免疫反应，这或许是因为，尽管细菌所产生的蛋白质从本质上来讲与在实验室中合成的蛋白质基本相同，且都是基于相同的“制造指令”，但在人体细胞中所产生的蛋白质在从人体细胞分泌时就会发生重大变化，比如会增加糖类分子的水平等。

为了解决这个问题，研究人员开发出了分泌细菌蛋白的方法，同时还绕过了经典的分泌途径，这一途径在这种应用中是最容易出现问题的，其结果就是会产生显著的免疫反应，免疫系统会将疫苗中的蛋白质视为免疫原性细菌蛋白，为了增强细菌蛋白的稳定性并确保其在体内不会被快速分解，研究人员利用一部分人类蛋白对其加固，通过结合两种突破性的策略，研究人员就能获得全面的免疫反应。

Peer教授说道，目前有很多致病菌我们并没有疫苗，此外，由于人们在过去几十年里过量使用抗生素，很多细菌都对抗生素产生了一定的耐受性，因此，抗生素耐药菌已经对全球人类的健康构成了严重的威胁，因此开发一种新型疫苗或许就能为改善人类健康提供一定的基础。

图2 整个研究中使用的mRNA-LNPs制剂的结构设计、物理化学特性以及SP-cp-caf1 mRNA-LNPs引起的免疫反应。

这项研究中，研究人员检测了新型的mRNA疫苗在治疗被致死性细菌感染的动物中的作用效果，在一周内所有未接种疫苗的动物都死亡了，而接种了新型疫苗的动物则生存良好；此外，在其中一种疫苗策略中，但一个剂量的疫苗在使用两周后就能为动物机体提供全面的保护力，仅需要一剂疫苗就能提供全面保护的能力对于抵御未来快速扩散的细菌的流行和爆发至关重要。

值得注意的是，COVID-19疫苗之所以能被很快地开发出来因为其依赖于科学家们针对相类似病毒的mRNA疫苗多年的研究，如果明天我们面临某种细菌的大流行，我们的研究或许就能为快速开发安全且有效的mRNA疫苗提供新的路径。

综上，本文研究结果表明，这种新型的mRNA-LNP疫苗或能在C57BL/6小鼠中产生体液和细胞免疫反应，并在单剂量注射后能提供抵御鼠疫耶尔森菌的快速全面的保护，相关研究结果或为开发急需有效的抗菌疫苗开辟了新的路径。

参考资料：

[1] A single-dose F1-based mRNA-LNP vaccine provides protection against the lethal plague bacterium


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此文关键字：mRNA-LNP

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