巨噬细胞吞噬结核分枝杆菌。图片来源:Science Photo Library
本报讯 在2月19日发表于《科学》的一篇论文中,研究人员描述了一种疫苗,作为鼻腔喷雾剂,它不仅能让小鼠对新冠病毒、流感病毒免疫,还能抵御所有呼吸道疾病。
在小鼠实验中,这种疫苗能至少提供3个月的保护,抵御包括新冠病毒在内的多种致病病毒和细菌,甚至还能抑制呼吸道过敏原引发的反应。如果能安全有效地应用于人类,那么这种“通用疫苗”有望在冬季来临时成为防范流行病的第一道防线。
美国斯坦福大学的Bali Pulendran团队此前研究过卡介苗。这种疫苗能激活先天免疫系统并使其保持活跃,从而对多种疾病提供暂时的保护。
先天免疫系统在进化上更为古老,比适应性免疫系统具有更广泛的反应性。传统疫苗通常利用适应性免疫系统,训练产生抗体的B细胞和T细胞识别特定病原体上的蛋白质。而激活先天免疫系统,可以增强呼吸道上皮细胞抵抗感染的能力,这些细胞是许多病原体的攻击目标。
在最新研究中,Pulendran团队开发出一种靶向先天免疫系统的通用疫苗。它包含3种成分,前两种是刺激特定受体蛋白的药物。这些受体蛋白可以激活先天免疫细胞,例如肺中的巨噬细胞。第三种成分能够激活一类T细胞,后者是适应性免疫系统的一部分。它们的任务是不断向先天免疫系统发送信号,使其保持活跃。这种疫苗中含有一种来自鸡蛋的免疫原性蛋白,在实验中,如果去掉这种蛋白,免疫力便会迅速减弱。
实验表明,接受4剂鼻腔疫苗的小鼠对新冠病毒和其他冠状病毒,以及引发多种呼吸道感染的细菌都产生了免疫力。另一个好处是,激活的信号通路还抑制了介导对室内尘螨过敏的机制,从而预防了过敏性哮喘。
对这种保护机制的分析揭示了Pulendran所说的“双重防御系统”。在这个系统中,最初的黏膜屏障会限制病原体进入肺部。然后,这种黏膜疫苗能够建立肺部免疫系统,从而可以迅速启动针对病毒的特异性免疫反应,把那些侥幸突破最初屏障的少量病毒消灭掉。
美国耶鲁大学的Akiko Iwasaki说:“如果这种疫苗在人类身上也有效,那将是了不起的突破。”
加拿大麦克马斯特大学的周兴(音)表示,熟悉过去10年黏膜疫苗研究的人,对上述成果不会感到意外。“我们称其为‘桥接疫苗’。”他说,其核心思路是利用先天免疫系统实现非特异性的广谱病原体防护。
不过,要想让小鼠实验疫苗在人体中实现相同的疗效并非易事。小鼠体形很小,鼻腔喷雾剂和病原体能轻易抵达肺部。周兴担心,如果没有先进的气溶胶递送技术,这种疫苗可能无法到达人类肺部,激活相应的免疫通路。如果需要接种4剂疫苗才能奏效,那么这种疫苗的大规模推广可能不切实际。
此外,由于这种方法会让免疫系统长期处于高度警戒状态,因此可能带来副作用。“在人类身上,我们必须非常谨慎地评估这种疗法的收益风险比。”Pulendran预测,如果最初的剂量递增安全性试验没有遇到问题,下一步将开展可控感染试验。也就是说,在接种疫苗一段时间后,让健康志愿者主动接触流感病毒等病原体,观察他们是否得到保护。如果成功,一种全新的预防医学手段可能将问世。
“小鼠为我们提供了概念框架和工作原理的证据。”Pulendran说,“但真正的考验在于,让它在人类身上奏效。”(王方)
相关论文信息:
https://doi.org/10.1126/science.aea1260
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