疫苗全新形态——球形核酸疫苗，首次应用于新冠，效果惊艳，已被用于癌症治疗

2022-04-27 生物世界生物世界

事实上，这也是一种全新的尝试，虽然团队之前已经证明了球形核酸疫苗可以治疗和预防癌症，但对于新冠肺炎这些传染病还是首次应用。

在COVID-19大流行全球肆虐的时代背景下，疫苗研发领域出现了惊人的进步，基于不同原理研发的不同类型疫苗也愈渐繁多。

近日，美国西北大学的 Chad Mirkin 团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了题为：Sphericalnucleic acids as an infectious disease vaccine platform（球形核酸作为传染病疫苗平台）的研究论文【1】。

该研究将球形核酸（SNA）应用于新冠疫苗的开发，在动物试验中，仅一剂球形核酸纳米疫苗就足以100%保护免受新冠病毒感染。

更重要的是，这种球形核酸纳米疫苗不仅可以应用于遏制新冠大流行，还可以拓展到其他传染病，甚至是未来可能爆发的其他新型传染病。

该研究的第一作者 Michelle Teplensky 博士表示，这种球形核酸疫苗与其他疫苗的不同之处在于它独特的结构设计。此前疫苗研发更关注免疫原的选择或者是佐剂的激活能力，而不是这些成分如何在结构上完美地呈现给免疫系统。

球形核酸疫苗

该研究使用球形核酸（Sphericalnucleic acids，SNA），是由美国三院院士、中国科学院外籍院士 Chad Mirkin 教授开发，是将核酸（DNA或RNA）连接到纳米颗粒表面，形成的球形核酸纳米颗粒，可以高效进入机体并快速刺激免疫系统。

球形核酸（SNA）此前已经在60多种细胞类型中进行了测试，并针对多种疾病设计了相应的疫苗。在2021年3月，美国西北大学的研究团队就在 Science Translational Medicine 期刊上发表论文【2】。

研究团队开发了实验性的球形核酸（SNA）药物，并在对致命性胶质母细胞瘤的临床试验中证实，这种球形核酸药物能够穿透血脑屏障，抑制致癌基因表达水平，并触发肿瘤细胞的死亡。这项研究成果意义非凡，是纳米治剂首次通过静脉输注穿透血脑屏障，并改变肿瘤的遗传机制以引起肿瘤细胞死亡。

此外，治疗三阴性乳腺癌的球形核酸（SNA）疫苗已经得到了临床前验证，更多治疗其他癌症的球形核酸疫苗也正在开发中。

球形核酸新冠疫苗的研发

疫苗的研制通常需要数年时间，但随着新冠大流行，疫苗研发领域取得了惊人的进展。研究团队评估球形核酸是否可以用于制造一种有效的新冠疫苗，并扩大其影响范围。据悉，研究团队只用了9个月就完成了这个项目。

经典的病毒免疫过程需要病毒抗原（antigen）——它告诉免疫系统目标是什么病毒，以及佐剂（adjuvants）——刺激免疫系统，提高抗原的免疫效果。然而，如何让这两种成分按照适当的比例呈现给免疫细胞仍是一个十分棘手的问题。

将抗原和佐剂整合到一个结构支撑物上可能是解决这个问题的关键。在这项研究中，研究团队团队将新冠病毒 RBD 包裹在脂质体核心内，并使用刺激免疫系统的 TLR9 激动剂 CpG 寡核酸作为免疫佐剂连接在脂质体核心周围。

球形核酸新冠疫苗的结构模式图

研究团队将这种具有独特设计的球形核酸新冠疫苗注射到小鼠皮下，引起对新冠病毒刺突蛋白的免疫反应，然后在注射后的几周内监测抗体的产生。注射两周后，与接种了相同成分的简单盐水混合物的小鼠相比，接种了球形核酸疫苗的小鼠产生抗体的滴度更高，甚至超过其他含有商业佐剂的配方（已用于带状疱疹、乙型肝炎和流感疫苗的配方）的14倍。

球形核酸新冠疫苗诱导更高滴度中和抗体的产生

不仅如此，研究团队还将他们的疫苗送到了美国阿贡国家实验室（ANL）进行新冠病毒活体动物感染测试，双盲研究结果表明，在高剂量的新冠病毒感染下，注射了球形核酸疫苗的小鼠100%存活到试验结束，并且没有出现新冠肺炎引起的肺损伤。相比之下，在为期14天的试验中，所有没有接种球形核酸疫苗的小鼠都死了。

这些动物试验数据证实了球形核酸平台在新冠和传染病领域的巨大潜力。此外，球形核酸疫苗还具有副作用小、可普通冰箱储存等优点，大大降低了生产、运输和分销成本。

SNA疫苗保护实验组小鼠100%存活

Chad Mirkin 教授表示，这项研究研究证实了疫苗结构的重要性，它可以对疫苗的效力产生深远的影响。事实上，这也是一种全新的尝试，虽然团队之前已经证明了球形核酸疫苗可以治疗和预防癌症，但对于新冠肺炎这些传染病还是首次应用。

Chad Mirkin 教授

预防新发传染病

新冠大流行导致了全世界数亿人感染和数百万人死亡，并对人类社会造成了深远影响，这也凸显了新发传染病的可怕之处。因此，如何有效预防新发传染病成为了人类必须面对的一个难题。

如今，这项研究在一定程度上为这个问题给出了答案。该研究的共同第一作者 Max Distler 博士表示，虽然这些实验结果令人印象深刻，但团队的目标并不是要与现有的新冠疫苗竞争，而是正在为下一个需要高度结构化疫苗的传染病做准备。球形核酸平台甚至可以用于治疗艾滋病这样复杂疾病。

Chad Mirkin 教授表示，球形核酸疫苗研发平台的模块化意味着，一旦出现新发传染病，可能只需要更换抗原或佐剂就可以快速应对未来病毒。因此，球形核酸不仅仅是一种药物或是一种疫苗，而是一个针对多种疾病和传染病的研发平台，能够帮助人类克服癌症等顽固疾病以及新发传染病的研发平台。

论文链接：

https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2119093119

https://stm.sciencemag.org/content/13/584/eabb3945

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