人類或許能戰勝新冠了？

最近，來自斯坦福的科學家研究出一種基于鐵蛋白的新冠納米顆粒疫苗，可以在非人靈長類動物中產生強效、持久、廣譜的中和抗體。

實驗結果顯示，新疫苗所能引起的抗體反應，要比現有的mRNA疫苗強100倍。

而且更重要的是，它可以涵蓋所有已知的變種。

論文地址：https://doi.org/10.1101/2022.12.25.521784

如果能證實它在人體內也能產生同樣強效的抗體，或許，新冠將和天花一樣，在人類社會中成為歷史。

順便一提，這項研究背后的金主爸爸，就是小扎。

終結新冠的疫苗，要來了？

自從新冠疫情爆發以來，科學家們已經在疫苗的研究上取得了長足的進展。

數據顯示，在新冠爆發的第一年里，大規模的疫苗接種避免了超過1400萬人的死亡。

但是，現在全世界仍然對疫苗有著迫切的需求，據世界衛生組織估計，全球有將近10億人仍未接種SARS-CoV-2疫苗。另外，疫苗的成本普遍偏高，低溫存儲和運輸都增加了它的成本，讓很多人無法承受。

而且，疫苗通過誘導或感染所提供的免疫力，會隨著時間的推移而減弱；同時，新冠屬于mRNA單鏈，非常容易發生變異，從而逃過疫苗的保護作用。

因此，我們非常需要一種能為所有SARS-CoV-2變種（VOCs）提供更持久免疫力的疫苗，來為全世界的人口（包括兒童和嬰兒）來提供保護。

現在，這個美好的愿望很有可能成為現實了。

來自Biohub和斯坦福的研究人員發現了一種基于鐵蛋白的蛋白質納米粒子疫苗——Delta-C70-Ferritin-HexaPro（DCFHP）。

他們發現，當與氫氧化鋁作為唯一的佐劑（DCFHP-alum）配制時，新疫苗可在非人靈長類動物（nonhuman primates, NHPs）中，引發針對已知變種（包括Omicron BA.4/5、BQ.1等）以及SARS-CoV-1的中和抗體，而且效果持久。

而在初次免疫一年后的強化免疫中，DCFHP-alum也能引起強烈的抗原反應。

此外，比起很多新冠疫苗，這種疫苗的保存條件并不苛刻。測試結果顯示，DCFHP-alum的效力可以在超過標準室溫的溫度下，保持至少14天。

研究者認為，DCFHP-alum不僅可以在之后用作一年一次的加強針，并且對于兒童（包括嬰兒）來說也十分安全。

為什么是蛋白質納米顆粒疫苗？

與亞單位疫苗相比，蛋白質納米顆粒疫苗更容易被抗原呈遞的樹突狀細胞所吸收，而且納米顆粒促進了抗原的多價呈遞，促進了受體的聚集和隨后的B細胞激活。

目前，這種基于鐵蛋白的納米粒子疫苗，已經顯示出對SARS-CoV-2和其他糖蛋白的強大體液免疫反應，并且在臨床試驗中也具有較高的安全性。

在此之前，這組研究人員曾嘗試過一種基于蛋白質的納米顆粒疫苗——S?C-Fer。

S?C-Fer含有一個突變的弗林蛋白酶切割位點，和2-脯氨酸（2P）的預融合穩定替代物（在FDA批準的SARS-CoV-2 mRNA疫苗中也有這種替代物）。

尤其重要的是，S?C-Fer還刪除了刺突蛋白胞外域（spike ectodomain）C端的70個氨基酸殘基。

刺突 (S) 是一種在SARS-CoV-2表面表達的結構糖蛋白，是宿主和組織嗜性的關鍵決定因素。SARS-CoV-2 S在ACE2受體結合后介導進入靶細胞，因此是潛在的治療藥物靶點

刪除的這些殘基，包含著免疫顯性的、線性（非構象）的表位。在康復期的新冠血漿中，這些表位時常被抗體作為靶點。

相對于其他疫苗，如果從鐵蛋白納米顆粒上去除了這些免疫顯性的線性表位，和修改后的刺突蛋白的多價呈現，就會大大改善誘發的抗體對小鼠的中和效力。

將S?C-Fer升級為DCFHP

在本次實驗中，研究人員采用的是S?C-Fer的升級版本,——Delta-C70-Ferritin-HexaPro，或者可以稱為DCFHP。

他們用上述的四個脯氨酸替代物來補充了2P穩定替代物，創造出了一個六個脯氨酸替代物（HexaPro）的版本。

DCFHP示意圖，包括將S?C-Fer轉化為DCFHP所做的修改

上述工作表明， 相對于2P的版本，HexaPro SARS-CoV-2刺突蛋白具有更高的穩定性和更好的表達。

另外，在溫度變化的情況下，DCFHP的穩定性也比S?C-FER更強。

實驗結果表明，DCFHP-alum在小鼠體內引起了針對SARS-CoV-2變種的強大而持久的免疫反應。

此外，通過對小鼠的免疫情況，研究人員發現，DCFHP-alum在4℃至37℃的溫度范圍內，至少可以保持14天的穩定性。

因此可以推測：DCFHP-alum疫苗無需冷藏。

DCFHP的三維重建冷凍電鏡密度圖

隨后，研究人員又在恒河猴體內進行了實驗。

在用DCFHP-alum對恒河猴進行了兩劑量的肌肉注射免疫后，可以產生持久、強大的中和抗體，包括Omicron BA.4/5 37和BQ.1，同時還產生了平衡的Th1和Th2免疫反應。

最令人吃驚的是，對于不同的SARS-CoV-1假變種，這些非人靈長類動物（NHP）的抗體也都顯示出強大而持久的中和活性。

在大約1年后，研究人員用第三劑DCFHP-alum給恒河猴打了加強針，也在它們體內產生了強大的、廣譜的中和抗體反應。

也就是說，DCFHP-alum不僅可以作用于新冠的各類變種，并且可以在全世界范圍內推廣新冠疫苗的接種。

這種方案非常經濟有效，以后每年打一次加強針即可。

實驗結果令人驚喜

為了研究DCFHP-alum疫苗的穩定性，研究人員將樣品在4?C、27?C或37?C儲存不同的時間，并在單劑量小鼠免疫研究中評估了這些儲存樣品的免疫原性。

值得注意的是，在假毒中和試驗中，DCFHP-alum疫苗在所有溫度和儲存期都保持了類似的免疫原性。

因此研究人員的結論是，DCFHP-alum在37?C下儲存兩周后依然是穩定的。

研究人員選取了年齡在3至9歲之間的10只雄性恒河猴，并把它們分成了兩組（A、B）。

首先在第0天同時對兩組恒河猴進行初次免疫，然后在第21天（A組）或第92天（B組）接種加強針（圖3A）。?

根據加強免疫14天的評估，更晚接種加強針的恒河猴可以產生更好的中和抗體（圖3C和D）；平均而言，B組對不同變種的中和反應相對于A組增加了約4倍。

在進一步研究中發現，所有的非人靈長類動物對原始毒株的中和抗體反應都持續了至少250天（圖4A和C）。

同樣，B組的大多數動物對BA.4/5和序列不同的SARS-CoV-1保持了可檢測的中和效力，持續時間約為一年（圖4D），其滴度通常高于A組（圖4B）。

為了明確DCFHP-alum是否可以作為每年接種的疫苗，研究人員在第381天給所有恒河猴再次注射了加強針。

結果顯示，A組和B組的恒河猴都表現出強烈的免疫反應。對原始毒株、BA.4/5、SARS-CoV-1和BQ.1的平均NT50值分別約為10^4、10^3.5、10^3和10^3（圖5A-H）。

總結一下

研究人員表示，DCFHP-alum疫苗雖然是基于最早的原始毒株序列，但卻能在非人靈長類動物中，引發對SARS-CoV-2變種和SARS-CoV-1強大且廣譜的中和抗體反應（包括針對BA.4/5、BQ.1和SARS-CoV-1），并且持續時間可以超過250天。

由于DCFHP-alum對非人靈長類動物進行初次免疫，可以對新冠變種提供非常廣泛的保護，因此DCFHP-alum可以作為一種重要的初防疫苗用于未接種或未受感染的人群。

同時，作為常規兒童免疫計劃的一部分，鋁鹽佐劑出色的安全性在過去幾十年中已經得到證實，并且也是嬰兒疫苗常用的成分。因此，DCFHP-alum或許也是幫助嬰兒中建立起針對SARS-CoV-2的免疫印記的一種理想方式。

此外，基于CHO的細胞系可以實現新疫苗的低成本、大規模生產，并且還可以在超過標準室溫的溫度下穩定保存兩周以上。

綜上所述，研究人員認為，DCFHP-alum是開發新疫苗的優秀候選。