世界上第一个针对致命细菌的 mRNA 疫苗

世界上第一次：来自特拉维夫大学和以色列生物研究所的一组研究人员开发出一种基于 mRNA 的疫苗，该疫苗对一种对人类致命的细菌具有 100% 的有效性。

整个研究中使用的 mRNA-LNP 制剂的构建设计、物理化学表征，以及 SP-cp-caf1 mRNA-LNP 引发的免疫反应。(A) 整个研究中使用的 mRNA 构造的示意图。编码的元素如下：哺乳动物信号肽序列 (SP)、环状排列 (cp)、caf1 序列 (caf1)、高鸟嘌呤和胞嘧啶 (GC) 含量 (GC) 以及人类 Fc 序列 (hFc)。Poly(A)，聚腺苷酸。(B) 在整个研究过程中使用的 LNP 配方。DSPC，二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱；PEG-DMG，二肉豆蔻酰-rac-甘油-3-甲氧基聚乙二醇。(C) 专有的可电离脂质——脂质 14 的化学结构。(D) LNP 物理化学方面的总结表。(E) LNP 封装的 SP-cp-caf1 mRNA 的代表性冷冻电子显微镜 (cryo-EM) 图像。比例尺，100 纳米。

这项在动物模型中进行的研究表明，所有接受过治疗的动物都完全免受细菌侵害。据研究人员称，他们的新技术可以快速开发针对细菌性疾病的有效疫苗，包括由抗生素耐药细菌引起的疾病，例如在新的快速传播的大流行病的情况下。

该研究由特拉维夫大学的 Edo Kon 博士和 Shmunis 生物医学与癌症研究学院研发副总裁兼精密纳米医学实验室负责人 Dan Peer 教授领导，与以色列研究所的研究人员合作生物学研究：Yinon Levy 博士、Uri Elia 博士、Emanuelle Mamroud 博士和 Ofer Cohen 博士。

Edo Kon 解释说：“到目前为止，人们认为 mRNA 疫苗（例如我们所有人都熟悉的 COVID-19 疫苗）对病毒有效，但对细菌无效。这些疫苗的巨大优势，除了它们的有效性外，还在于快速开发它们的能力：SARS-CoV2 (COVID-19) 病毒的基因序列公布后，仅用了 63 天就开始了第一次临床试验。然而，直到现在，科学家们认为针对细菌的 mRNA 疫苗在生物学上是可行的。不可能。在我们的研究中，我们证明了实际上有可能开发出针对致命细菌的 100% 有效的 mRNA 疫苗。”

研究人员解释说，病毒依赖外部（宿主）细胞进行繁殖。病毒将自己的 mRNA 分子插入人体细胞，利用我们的细胞作为工厂，根据自己的遗传物质生产病毒蛋白，即自我复制。在 mRNA 疫苗中，这种相同的分子是在实验室中合成的，然后包裹在类似于人类细胞膜的脂质纳米颗粒中。当疫苗被注射到我们体内时，脂质会粘附在我们的细胞上，因此细胞会产生病毒蛋白。免疫系统熟悉了这些蛋白质，学会了如何在接触到真正的病毒时保护我们的身体。

图片来源：特拉维夫大学

Kon 补充说，“由于病毒在我们的细胞内产生它们的蛋白质，从病毒基因序列翻译的蛋白质与从实验室合成的 mRNA 翻译的蛋白质相似。然而，细菌则完全不同：它们不需要我们的细胞产生自己的蛋白质。由于人类和细菌的进化完全不同，细菌产生的蛋白质可能与人类细胞产生的蛋白质不同，即使基于相同的基因序列。

“研究人员试图在人体细胞中合成细菌蛋白质，但接触这些蛋白质会导致我们体内的抗体水平低，并且普遍缺乏保护性免疫作用。这是因为，即使细菌中产生的蛋白质与那些在实验室中合成的，基于相同的“制造说明”，那些在人体细胞中产生的物质在从人体细胞分泌时会发生重大变化，例如添加糖分。

“为了解决这个问题，我们开发了在绕过经典分泌途径的同时分泌细菌蛋白质的方法，这对于该应用来说是有问题的。结果是显着的免疫反应，免疫系统将疫苗中的蛋白质识别为具有免疫原性的细菌蛋白质. 为了增强细菌蛋白质的稳定性并确保它不会在体内过快分解，我们用一段人类蛋白质来支撑它。通过结合这两种突破性策略，我们获得了完整的免疫反应。

Peer 教授说：“有许多致病菌我们没有疫苗。此外，由于过去几十年过度使用抗生素，许多细菌对抗生素产生了耐药性，降低了这些重要药物的有效性。因此，抗生素耐药细菌已经对全球人类健康构成真正的威胁，开发一种新型疫苗可能会为这一全球性问题提供答案。

“在我们的研究中，我们在感染了致命细菌的动物身上测试了我们的新型 mRNA 疫苗。在一周内，所有未接种疫苗的动物都死亡，而接种我们疫苗的动物仍然活着并且很好。此外，在我们的一种疫苗接种方法中，提供一剂疫苗接种后仅两周即可提供全面保护。仅需一剂即可提供全面保护的能力对于防止未来快速传播的细菌性大流行病爆发至关重要。需要注意的是，COVID-19疫苗之所以发展如此之快，是因为它依赖于对类似病毒的 mRNA 疫苗的多年研究。如果明天我们面临某种细菌大流行，我们的研究将为快速开发安全有效的 mRNA 疫苗提供途径。”