科学家距离抗适应的COVID-19疫苗又近了一步
宾夕法尼亚州立大学医学院的一项研究表明，一种疫苗设计方法既可以预防新变体的SARS-CoV-2(导致COVID-19的病毒)，也可能预防其他冠状病毒，距离实现又近了一步。科学家们利用SARS-CoV-2病毒中不太容易突变的区域来设计一种叫做免疫原的蛋白质，这种蛋白质可以引发免疫反应。
SARS-CoV-2表面峰值蛋白质这是一种主要的抗体靶点，它允许病毒通过与一种叫做血管紧张素转化酶2的受体接触而进入宿主细胞。现有的疫苗以刺突的受体结合域(RBD)为靶点蛋白质但RBD对突变的易感性为病毒提供了逃离中和抗体的途径。
G. Thomas Passananti教授、药理学研究副主任Nikolay Dokholyan说:“由于刺突蛋白对突变的易感性，各种担忧不断出现。”“我们确定了刺突蛋白中最不可能发生突变的区域，并利用这一信息来设计新的蛋白质，这些蛋白质可以用于开发一种疫苗，不仅可以更广泛地防止未来的COVID-19变体，还可以防止其他相关的冠状病毒。”
就在美国疾病控制和预防中心批准一种新的双价COVID-19疫苗几周后，研究人员发表了一项关于免疫原的设计和效力的研究，这些免疫原以不同的方式针对病毒。与目前市场上的疫苗不同，这些免疫原是基于刺突蛋白的保守区域设计的，这些区域不太容易发生突变。
该团队通过使用计算生物学来识别刺突蛋白的三个区域，在可能发生的数百万个理论突变中保持保守，从而设计了免疫原。这些区域被称为表位，然后被匹配和嫁接，或附着在蛋白质支架上，提供稳定性抗原表位在解决方案。然后通过各种设计修改，包括稳定突变，对免疫原进行结构优化。用计算机模拟来测试免疫原的稳定性。Dokholyan之前描述过这种计算生物学方法．
“蛋白质是复杂的结构，可以抵御自然界中各种各样的物理和化学挑战，”药理学博士后学者Yashavantha Vishweshwaraiah说，他也是这篇论文的第一作者。表位是蛋白质的小片段，在溶液中自身不稳定，因此需要将它们嫁接到更大的蛋白质上以保持稳定性。这与花(表位)需要其茎(脚手架蛋白)才能生存。花可能是兴趣的一部分，但没有茎，它是无法生存的，茎提供结构和支持。”
该团队使用了重组表达技术，在这种技术中，细菌被赋予制造蛋白质的遗传指令，从而创造出实际设计的免疫原。然后，这些蛋白质被提纯并在实验室中进行研究，以确保它们与虚拟对应物紧密匹配。最后，研究人员开发了四种稳定的免疫原设计，用于给小鼠免疫，然后小鼠产生了针对SARS-CoV-2的抗体。每种设计都产生了不同程度的抗体，但ED2设计产生了强大的免疫反应。
通过进一步的测试，研究人员发现这些抗体与SARS-CoV-2刺突蛋白结合。他们还利用自己开发的专门化学测试，评估了ED2免疫原与人类COVID-19患者血清样本结合的效果。他们发现，COVID-19患者血清样本中的抗体能够与ED2免疫原结合，这表明它们也可能用于诊断应用。研究方法和结果发表在杂志上先进功能材料10月3日。
据研究人员称，将进行进一步的研究，以优化免疫原的设计和免疫反应。一旦完善，它们有一天可能被用作临床试验的候选疫苗。
Vishweshwaraiah说:“我们的方法不仅可以用于SARS-CoV-2和其他相关病毒，也可以用于其他临床重要的致病病毒。”“据我们所知，我们是第一个基于SARS-CoV-2刺突蛋白的保守区域设计免疫原的人。设计免疫原显示出有前景的结果，(我们)将计划进一步优化它们。”
宾夕法尼亚州立医学院的Brianna Hnath, Brendan Rackley, Wang Jian和Neil Christensen;宾夕法尼亚州立大学哈克生命科学研究所的Abhinay Gontu、Suresh Kuchipudi和Neela Yennawar;北卡罗来纳大学夏洛特分校的摩根·钱德勒和基里尔·阿弗宁也对这项研究做出了贡献。
