公共卫生中缺失的一环:为什么我们至今仍然没有葡萄球菌疫苗?

公共卫生中缺失的一环:为什么我们至今仍然没有葡萄球菌疫苗? 加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员最近对这种差异做出了解释。在最近发表于《细胞报告医学》(Cell ReportsMedicine)的一项新研究中,他们测试了一种新的假设,即 SA 细菌在首次定殖或感染人类时,会欺骗人体释放非保护性抗体。当人体随后接种疫苗时,这些非保护性抗体会被优先召回,从而使疫苗失效。图中显示了 SA(金色球体)和各种抗原及抗体。优势抗原(紫色)导致 SA 产生非保护性抗体(红色,尖端为紫色)。这些非保护性抗体与疫苗接种产生的抗体(绿色,尖端为紫色)竞争。针对亚优势抗原(蓝色)的疫苗可以帮助产生更多的保护性抗体(绿色带蓝色尖端),使疫苗更有效。资料来源:JR Caldera/加州大学圣地亚哥分校健康科学部SA 与人类有着独特的关系。虽然它能引起许多危险的健康并发症,包括伤口和血液感染,但这种细菌也是健康人体微生物群的正常组成部分,它在鼻腔和皮肤中安然生活。资深作者、加州大学圣地亚哥分校医学院儿科系教授、医学博士 George Liu 说:"SA 与人类相伴已久,因此它已经学会了如何兼做共生体和致命病原体。如果我们要开发出针对 SA 的有效疫苗,我们就必须了解并克服它用来维持这种生活方式的策略"。研究结果和影响免疫系统会释放保护性抗体来应对它认为是外来的分子(称为抗原)。这些抗体会被保存在免疫系统的记忆中,因此当免疫系统下一次遇到相同的抗原时,一般会回忆起之前的免疫反应,而不会发起全新的攻击。共同第一作者、在刘实验室完成博士研究的JR-卡尔德拉博士说:"这是一种有效的系统,能对病原体产生长期保护作用,但它只有在对病原体的最初免疫反应确实具有保护作用时才起作用。SA的与众不同之处在于,细菌本身从遇到我们的那一刻起就有办法躲避免疫系统,而接种疫苗只会强化这些躲避策略。"虽然 SA 疫苗在临床试验中单方面失败了,但它们在小鼠的临床前研究中通常表现良好。为了找出其中的原因,研究人员收集了健康志愿者的血清,对样本中的抗 SA 抗体进行了量化和纯化。然后,他们将这些抗体转移到小鼠体内,探索它们本身对 SA 的保护作用,以及它们如何影响几种临床试验过的 SA 候选疫苗的疗效。本图摘要显示了研究人员在研究接种 SA 疫苗后的免疫反应时所采用的实验方法。与针对优势抗原的疫苗相比,针对亚优势抗原(如细菌产生的毒素)的疫苗能提供更多的保护。资料来源:加州大学圣地亚哥分校健康科学部研究人员发现,这些疫苗对注射过人类抗SA抗体的小鼠以及以前接触过SA的小鼠无效。然而,对于从未接触过SA或人类抗体的小鼠,疫苗却起了作用。与之前的SA疫苗小鼠研究不同,研究人员的结果与临床试验失败的结果一致,这表明他们的实验模型有助于预测SA疫苗在临床前小鼠研究中的成功率。疫苗开发的挑战和未来方向此外,他们还发现,他们观察到的效果应归咎于特定的抗体。攻击 SA 细菌细胞壁的抗体并不能保护小鼠不受 SA 感染,而目前大多数 SA 疫苗都是以这种抗体为基础的。相比之下,针对 SA 产生的毒素的抗体却能成功中和它们。共同第一作者、刘实验室项目科学家蔡志明(Chih Ming Tsai)博士说:"一种病原体可能有许多不同的抗原,免疫系统会对这些抗原做出反应,但哪种抗原占主导地位是有等级之分的。大多数疫苗都以优势抗原为基础,以引发最强的免疫反应。但我们的研究结果表明,对于 SA 来说,规则是不同的,针对所谓的亚优势抗原会更有益,因为亚优势抗原首先会引发微弱的免疫反应。"除了探索未来 SA 疫苗针对新抗原的可能性,研究人员还有兴趣探讨一个更深层次的问题:为什么人类对这种细菌的天然免疫反应一开始就如此无效?Liu说:"不知何故,SA能够欺骗我们的免疫系统,弄清楚它是如何欺骗我们的免疫系统的,将有助于我们改进现有的SA疫苗并开发新的疫苗。更广泛地说,这些发现提出了一种重新评估失败疫苗的全新方法,其影响可能远远超出这一种细菌。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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模拟病毒的DNA粒子可提供无免疫副作用的疫苗

模拟病毒的DNA粒子可提供无免疫副作用的疫苗 DNA 粒子制成的疫苗递送平台避免了使用蛋白质粒子时出现的脱靶效应 巴特实验室/麻省理工学院微粒疫苗通常是由携带许多病毒抗原拷贝的蛋白型病毒微粒支架制成。由于它们模拟天然病毒,因此与传统疫苗相比,这些疫苗能产生更强的免疫反应。它们能激活 B 细胞,使其产生针对所传递抗原的特异性抗体。不过,微粒疫苗的一个潜在缺点是,蛋白质支架会刺激产生针对它和它所携带的抗原(也是一种蛋白质)的抗体,从而降低免疫系统对抗原的反应强度。此外,由于机体会产生针对蛋白质平台的抗体,这就限制了它今后作为疫苗载体的使用,即使是用于不同的病毒。现在,麻省理工学院的研究人员开发出了一种基于 DNA 的支架,可以避免这一问题,确保免疫系统只对抗原而不是平台做出反应。该研究的通讯作者之一丹尼尔-凌伍德说:"DNA纳米粒子本身没有免疫原性。如果使用基于蛋白质的平台,你会对平台和感兴趣的抗原产生同样高级别的抗体反应,这会使重复使用该平台变得复杂,因为机体会对它产生高亲和力的免疫记忆"。为了制作支架,研究人员采用了他们以前使用过的"DNA折纸"技术,即折叠DNA,使其模仿病毒的结构。这种技术可以在特定位置附着各种分子,如病毒抗原。将 SARS-CoV-2 穗状病毒蛋白的受体结合部分附着在 DNA 支架上后,他们在小鼠身上进行了测试。他们发现,小鼠并没有像使用蛋白质支架时那样对支架产生抗体,只是对SARS-CoV-2产生了抗体。另一位通讯作者马克-巴特(Mark Bathe)说:"我们在这项研究中发现,DNA不会诱发抗体,从而分散对相关蛋白质的注意力。你可以想象,你的 B 细胞和免疫系统正在接受目标抗原的全面训练,而这正是你想要的让你的免疫系统激光聚焦于感兴趣的抗原。"与其他类型疫苗刺激的 T 细胞不同,B 细胞可以持续数十年,提供长期保护。Bathe说:"免疫学领域的许多人都对微粒疫苗非常感兴趣,因为它们能产生强大的体液免疫,也就是基于抗体的免疫,它有别于基于T细胞的免疫,而mRNA疫苗似乎能更强烈地激发T细胞免疫。"研究结果表明,DNA 支架是基于蛋白质的平台的有效替代品,但不会产生脱靶效应,研究人员目前正在探索是否可以利用它同时传递不同的病毒抗原,以提供对一系列病毒的保护。Lingwood说:"我们有兴趣探索是否能让免疫系统产生更高水平的免疫力,以抵御流感、艾滋病毒和SARS-CoV-2等传统疫苗方法所抵御的病原体。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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DNA诱饵在突破性疫苗方法中战胜病毒

DNA诱饵在突破性疫苗方法中战胜病毒 这种疫苗已在小鼠身上进行了试验,它由一个 DNA 支架组成,支架上有许多病毒抗原的拷贝。这种疫苗被称为微粒疫苗,模仿病毒的结构。以前大多数微粒疫苗的研究工作都依赖于蛋白质支架,但这些疫苗中使用的蛋白质往往会产生不必要的免疫反应,从而分散免疫系统对目标的注意力。在小鼠研究中,研究人员发现 DNA 支架不会诱发免疫反应,从而使免疫系统能够将抗体反应集中在目标抗原上。麻省理工学院生物工程学教授马克-巴特(Mark Bathe)说:"我们在这项工作中发现,DNA 不会诱发抗体,以免分散对相关蛋白质的注意力。可以想象的是, B 细胞和免疫系统正在接受目标抗原的全面训练,而这正是你想要的让免疫系统激光聚焦于感兴趣的抗原。"研究人员说,这种能强烈刺激 B 细胞(产生抗体的细胞)的方法能让人们更容易开发出针对艾滋病、流感以及 SARS-CoV-2 等难以针对的病毒的疫苗。与受到其它类型疫苗刺激的 T 细胞不同,这些 B 细胞可以持续数十年,提供长期保护。哈佛大学医学院副教授、拉贡研究所首席研究员丹尼尔-凌伍德说:"我们有兴趣探索是否能让免疫系统产生更高水平的免疫力,以抵御流感、艾滋病毒和SARS-CoV-2等传统疫苗方法所抵御的病原体。这种将针对目标抗原的反应与平台本身脱钩的想法是一种潜在的强大免疫学技巧,现在我们可以利用它来帮助这些免疫学靶向决策朝着更有针对性的方向发展"。Bathe、Lingwood和哈佛大学医学院副教授、拉贡研究所首席研究员亚伦-施密特(Aaron Schmidt)是这篇论文的资深作者,论文今天(1月30日)发表在《自然-通讯》(Nature Communications)杂志上。论文的主要作者包括麻省理工学院前博士后艾克-克里斯蒂安-瓦姆霍夫、拉贡研究所博士后拉兰斯-隆萨、哈佛大学前研究生贾里德-费尔德曼、麻省理工学院研究生格兰特-克纳普和哈佛大学前研究生布莱克-豪瑟。微粒疫苗通常由一种蛋白质纳米粒子组成,其结构与病毒相似,可携带许多病毒抗原拷贝。这种高密度的抗原能产生比传统疫苗更强的免疫反应,因为人体认为它与真正的病毒相似。目前已开发出针对乙型肝炎和人类乳头瘤病毒等少数病原体的微粒疫苗,而针对 SARS-CoV-2 的微粒疫苗也已获准在韩国使用。这些疫苗尤其擅长激活 B 细胞,使其产生针对疫苗抗原的特异性抗体。Bathe说:"免疫学领域的许多人都对微粒疫苗非常感兴趣,因为它们能产生强大的体液免疫,也就是基于抗体的免疫,它有别于基于T细胞的免疫,而mRNA疫苗似乎能更强烈地激发T细胞免疫。"不过,这种疫苗的一个潜在缺点是,用于支架的蛋白质通常会刺激人体产生针对支架的抗体。巴特说,这会分散免疫系统的注意力,使其无法如愿启动强有力的反应。他说:"中和 SARS-CoV-2 病毒需要一种疫苗以产生针对病毒尖峰蛋白受体结合域部分的抗体。当在基于蛋白质的微粒上显示这种抗体时,免疫系统不仅能识别受体结合域蛋白质,还能识别与试图引起的免疫反应无关的所有其他蛋白质。"另一个潜在的缺点是,如果同一个人接种了不止一种由相同蛋白支架携带的疫苗,例如接种了 SARS-CoV-2 疫苗,然后又接种了流感疫苗,那么他们的免疫系统很可能会立即对蛋白支架产生反应,因为他们已经做好了对蛋白支架产生反应的准备。这可能会削弱对第二种疫苗所含抗原的免疫反应。Bathe说:"如果想应用这种基于蛋白质的微粒来免疫不同的病毒(如流感),那么免疫系统就会沉迷于它已经看到并产生免疫反应的底层蛋白质支架。这可能会降低机体对实际抗原的抗体反应质量。"作为一种替代方法,Bathe 的实验室一直在开发使用 DNA 折纸制作的支架,这种方法可以精确控制合成 DNA 的结构,并允许研究人员在特定位置附着各种分子,如病毒抗原。在2020 年的一项研究中,巴特和麻省理工学院生物工程及材料科学与工程教授达雷尔-欧文(Darrell Irvine)发现,携带 30 个艾滋病毒抗原拷贝的 DNA 支架可以在实验室培育的 B 细胞中产生强烈的抗体反应。这种结构是激活 B 细胞的最佳选择,因为它与纳米级病毒的结构非常相似,而纳米级病毒的表面会显示许多病毒蛋白的拷贝。Lingwood说:"这种方法建立在B细胞抗原识别的基本原理基础之上,即如果对抗原进行阵列显示,就能促进B细胞的反应,提高抗体输出的数量和质量。"在新的研究中,研究人员换用了由 SARS-CoV-2 原始菌株中尖峰蛋白的受体结合蛋白组成的抗原。在给小鼠注射疫苗时,他们发现小鼠对尖峰蛋白产生了高水平的抗体,但对DNA支架却没有产生任何抗体。与此相反,以一种名为铁蛋白的支架蛋白为基础、涂有 SARS-CoV-2 抗原的疫苗产生了许多针对铁蛋白和 SARS-CoV-2 的抗体。"DNA 纳米粒子本身没有免疫原性,"Lingwood 说。"使用基于蛋白质的平台会对平台和感兴趣的抗原产生同样高滴度的抗体反应,这会使重复使用该平台变得复杂,因为身体会对它产生高亲和力的免疫记忆"。减少这些脱靶效应还有助于科学家们实现开发一种疫苗的目标,这种疫苗可以诱导针对任何变异的 SARS-CoV-2 甚至所有冠状病毒的广泛中和抗体,而冠状病毒是包括 SARS-CoV-2 以及导致 SARS 和 MERS 的病毒在内的病毒亚属。为此,研究人员正在探索一种附有多种不同病毒抗原的 DNA 支架能否诱导出针对 SARS-CoV-2 和相关病毒的广泛中和抗体。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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首个全功能免疫系统动物模型创建 为多种疗法、疫苗开发提供重要思路

首个全功能免疫系统动物模型创建 为多种疗法、疫苗开发提供重要思路 美国得克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心科学家创建了一种人源化小鼠模型,这是首个具有完整功能性人类免疫系统的动物模型。研究成果将发表在最新一期《自然・免疫学》杂志上。新研究的目的是通过创造一种具有完全发育和功能齐全的人类免疫系统的人源化小鼠,来克服目前在用模型的局限性。团队表示,THX 小鼠为大量体内实验、癌症检查点抑制剂等免疫疗法开发、人类疫苗开发以及多种人类疾病建模开辟了可能性,有望替代非人类灵长类动物进行免疫学和微生物医学研究。

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新型试验小鼠拥有100%功能性人类免疫系统和近似人类肠道微生物群

新型试验小鼠拥有100%功能性人类免疫系统和近似人类肠道微生物群 德克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心的研究人员成功地改造出了一种具有与人类相同免疫反应的小鼠,而这正是之前许多研究人员失败的地方。虽然小鼠在研究中很常见,而且被认为是最好的工作动物之一,但它们远非完美的人类替代品。一个主要的挑战是小鼠体内的许多基因与人类基因不同,因此它们的免疫系统与我们的免疫系统反应截然不同。这种新型小鼠被称为 TruHuX或 THX,它将使研究障碍成为过去。这种小鼠拥有功能完备的人体免疫系统,最终会像我们任何人一样对治疗做出反应。领导这项开创性研究的医学博士保罗-卡萨利(Paolo Casali)说:"THX 小鼠为人类免疫系统研究、人类疫苗开发和疗法测试提供了一个平台。"那么,这对医学研究之外的所有人意味着什么呢?它有可能大大加快药物和免疫疗法的研发速度,缩短"试验和出错"的时间,让科学家们能够在对疗效和安全性更有信心的情况下将治疗方法用于人体试验。卡萨利还认为,THX 小鼠可以取代目前在非人灵长类动物身上进行的免疫学和微生物学测试。小鼠还为新的癌症免疫疗法、细菌和病毒疫苗开发以及疾病建模打开了大门。在未来的某个时刻,技术很可能会促进复杂的人工模型的创造,以取代动物进行医学测试,但遗憾的是,在此之前,它仍然是药物开发和疾病研究的重要组成部分。几十年来,科学家们一直在努力完善人源化小鼠。第一个模型是在 20 世纪 80 年代设计的,用于模拟人类艾滋病病毒感染和机体对艾滋病病毒的反应,现在仍然是研究的重要组成部分。迄今为止,科学家们通过向免疫缺陷小鼠注射人类外周淋巴细胞、未成熟造血干细胞或其他人类细胞来建立这种模型。但这些小鼠的寿命往往很短,会因"人性化"而出现一系列健康问题,而且与其他小鼠模型存在同样的问题,即它们的免疫系统会做出与人类截然不同的反应。卡萨利的团队还从免疫缺陷小鼠(NSG W41突变体)开始,通过动物左心室注射从脐带血中提纯的人类干细胞。经过数周时间让移植细胞沉淀后,再用17b-雌二醇(E2)雌激素对小鼠进行激素调节。研究小组之前的研究发现,这种强效雌激素能促进干细胞存活和淋巴细胞分化,并激活抗体以应对病毒和细菌。归根结底,THX 是一种"超人类"小鼠,拥有完整的人类免疫系统淋巴结、生殖中心、胸腺人类上皮细胞、人类 T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞、记忆性 B 淋巴细胞和浆细胞而且可以做出与人类相同的反应。研究小组目前正在利用 THX 小鼠更好地了解人类对 SARS-CoV-2 的免疫反应,并研究参与人类浆细胞活性及其抗体反应的表观遗传因素,这有可能开启新的病毒和癌症疗法。这项研究发表在《自然-免疫学》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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科学家发现一种研发疫苗的更好方法

科学家发现一种研发疫苗的更好方法 促进血细胞产生针对特定病毒蛋白的抗体是开发人用疫苗的重要一步。这对研究人员来说具有挑战性,因为受试者是否产生抗体取决于科学家如何设计和施用抗原,抗原是他们为测试疫苗有效性而施用的病毒的一部分。病毒研究的一个非常重要的方面是如何表达和纯化用于疫苗接种的抗原。用制备好的抗原对动物进行免疫,动物会产生针对抗原的特异性抗体。但科学家必须分离抗原,以确保他们开发的疫苗能够针对他们希望防治的特定疾病。一旦研究人员纯化了抗原,他们就能研制出疫苗,引导受试者产生所需的抗体。但在尝试开发实验室生产的抗原时,这种分离工作尤其耗时,因为病毒通常会迅速变异。科学家可能需要数周时间才能开发出正确的抗原。科学家们开发出了一种诱导目标特异性免疫反应的新方法。通过将抗原蛋白融合到一种源于四泛蛋白的锚膜结合蛋白中,研究人员创造出了主要显示在人体细胞表面的融合蛋白。载体蛋白将蛋白质暴露在细胞表面,诱导产生针对适当、相关抗原的抗体。另外一个优点是,这些抗原与病毒中的相应蛋白质具有相同的构象和修饰,因为它们是由与病毒自然感染的人体细胞相似的细胞制造的。这种新的显示技术有可能成为一种更可靠的免疫技术。在这项研究中,研究人员能够诱导出针对不同蛋白质的抗体,重点是导致 2019 年冠状病毒病(COVID-19)的SARS-CoV-2 病毒的受体结合域。开发出的锚蛋白使科学家们能够针对特定疾病进行免疫,而无需纯化抗原。研究人员深信,这项技术可以大大加快免疫过程。论文作者之一丹尼尔-伊万诺维奇(Daniel Ivanusic)说:"这项工作基于 SARS-CoV-2 的受体结合结构域,仅仅是一项非常有趣的免疫技术的开端。对我们来说,采用 tANCHOR 技术最具挑战性、最重要也最令人兴奋的应用是诱导针对 HIV-1 的中和抗体。我认为这将是一项伟大的工作!"编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

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研究发现母乳中的蛋白质慧通过影响肠道细菌的组成提高后代的免疫力

研究发现母乳中的蛋白质慧通过影响肠道细菌的组成提高后代的免疫力 研究人员发现,母乳中缺乏一种关键补体蛋白的哺乳小鼠所哺育的幼鼠,其肠道微生物种群与用标准小鼠母乳哺育的幼鼠不同,这使它们极易受到腐蚀柠檬酸杆菌( 一种感染小鼠肠道的细菌)的感染,这种细菌类似于某些类型的导致腹泻的大肠杆菌,后者可以感染人类,但不能感染小鼠。研究人员的实验表明,小鼠母乳中的补体成分能直接消灭某些类型的肠道细菌,从而促进小鼠婴儿的健康。这种对肠道微生物群的重塑使婴儿小鼠不易受腐蚀柠檬酸杆菌感染,从而保护幼鼠免受某些传染病的威胁。这种重塑活动并不依赖于抗体,这与人们通常认为的补体成分的作用方式截然不同。研究人员还在单独的体外分析中证实,人类母乳中含有这些补体成分,它们在靶向特定细菌方面表现出类似的活性。综上所述,这些发现揭示了母乳如何发挥保护作用,防止某些细菌感染的机制。这项研究发表在《细胞》杂志上。研究资深作者、彭博学院生物化学与分子生物学系教授、博士万凤仪(Fengyi Wan)说:"这些发现揭示了母乳补体蛋白在塑造后代肠道微生物组成和保护后代早期肠道免受细菌感染方面的关键作用。这代表着我们对母乳保护机制的认识有了重要的扩展"。该研究的第一作者是万研究小组的助理科学家、博士徐冬青。母乳喂养的益处与补充蛋白质母乳喂养有许多已知和潜在的益处。它能为婴儿提供极佳的营养,似乎还能预防某些短期或长期疾病。众所周知,母乳还能通过共享来自母体的抗体和白细胞来帮助预防常见感染。母乳中还含有补体蛋白,它们可以与抗体协同或"互补"攻击细菌。血液中的补体蛋白一直是研究的重点,而母乳中的补体蛋白却很少被研究,直到现在它们的作用还不清楚。在这项新研究中,万和他的团队使用了缺乏关键补体基因的工程小鼠。他们发现,这种雌性小鼠的乳汁会使几周大的幼鼠即使是补体基因正常的幼鼠极易感染腐蚀柠檬酸杆菌而引发结肠炎,而且往往是致命的。与此相反,食用正常、含有补体的牛奶的幼鼠只表现出轻微和短暂的肠道感染症状。研究小组发现,母乳补体蛋白的这种保护作用取决于其塑造婴儿肠道微生物群的能力。补体蛋白能杀死肠道中的某些细菌种类,这种对微生物的清除创造了一种整体肠道环境,在这种环境中,如果存在腐蚀柠檬酸杆菌,有害炎症的可能性就会大大降低。"肠道微生物群对健康非常重要,"万说。"母乳中的互补蛋白对婴儿发育早期建立'保护性'肠道微生物群、促进婴儿健康和抵御病原体有着至关重要的作用"。影响和未来方向这项研究似乎也标志着基础免疫学的进步。尽管已知血液中的补体蛋白能够直接破坏细菌细胞,但人们一直认为补体蛋白通常是在特异性免疫反应中与抗体合作发挥作用的。然而,万和他的研究小组发现,母乳中的补体对细菌的活性并不需要抗体,而是一种非特异性免疫反应。这为许多新的研究打开了大门,例如,阐明母乳中特定的补体生物学特性,并将其与血液中的补体生物学特性进行比较,以及评估补体在抗体依赖性特异性免疫系统之外的作用。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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