摘要：说到纳米材料大家应该并不陌生，但你听过“纳米疫苗”吗？近日，科学家们已经将纳米级材料作为载体，应用到研发新冠疫苗中。目前，一款马赛克蛋白质纳米疫苗即将问世，有望对抗威胁全球健康的未来SARS-CoV-2变体和SARS样β冠状病毒。
冠状病毒是自然界广泛存在的一大类病毒，也是目前已知RNA病毒中基因组较大的病毒。2019新型冠状病毒（2019-nCoV/SARS-CoV-2）是目前已知的第7种可以感染人类的冠状病毒，其余6种分别是HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、SARS-CoV（Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus）和MERS-CoV（Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus）。β冠状病毒是指包括那些导致SARS、MERS和SARS-CoV-2的病毒，是感染人类和动物的冠状病毒的一个子集。
2022年7月5日，美国加州理工学院和英国牛津大学合作在期刊Science以“first release”形式发表了一篇题为“Mosaic RBD nanoparticles protect against challenge by diverse sarbecoviruses in animal models”的研究论文。研究团队称正开发一种名为“Mosaic-8”的多功能疫苗，可保护人们免受新冠病毒未来变种、SARS、MERS等冠状病毒新毒株的影响。
Mosaic-8：8种不同的SARS样冠状病毒的刺突结构域组成的疫苗
据悉，“Mosaic-8”疫苗使用了包括新冠病毒在内的8种冠状病毒毒株的60个片段。研究人员将8种冠状病毒的刺突结构片段附着在由蛋白质纳米级颗粒组成的疫苗上。这种纳米级颗粒上附着带有标记的病毒蛋白，当疫苗注射到动物体内时，纳米粒子疫苗会将这些病毒片段呈现给免疫系统，刺激免疫系统识别并产生抵抗特定病原体的蛋白质，从而激活T淋巴细胞和先天免疫细胞的免疫反应。数据显示，接种了此种马赛克纳米粒子的小鼠不仅可以免受8种病毒的侵害，而且还可以免受2002年和2004年爆发的SARS以及SARS-CoV病毒的侵害。
为了进一步观察 “Mosaic-8”的有效性，该团队对小鼠进行了三组实验。第一组为对照组，他们只给小鼠接种了没有病毒碎片附着的纳米颗粒笼结构；第二组小鼠被注射一种仅覆盖SARS-CoV-2 RBD（Receptor bind domain）的同型纳米颗粒；第三组注射一种名为“Mosaic-8”的纳米颗粒。实验中使用的小鼠经过基因改造，可以表达人类ACE2受体（注：ACE2受体是新冠病毒和相关病毒在感染人类细胞时的相关受体）。
图2 “Mosaic-8”疫苗由来自8种不同病毒的RBD组成（图源：[1]）
研究人员发现如下：
接种了裸纳米颗粒结构的小鼠在感染SARS-CoV或SARS-CoV-2时死亡；接种了只包裹有SARS-CoV-2 RBD的同型纳米颗粒的小鼠对SARS-CoV-2感染有保护作用，但在暴露于SARS-CoV时感染死亡。该项结果间接表明，目前正在多国开发的同型SARS-CoV-2纳米颗粒疫苗可能对SARS-CoV-2有效，但可能不能广泛地保护来自动物宿主的其他SARS样β冠状病毒或未来的SARS-CoV-2变种；
图3 Mosaic-8的广泛保护作用（图源：[1]）
接种了“Mosaic-8”纳米颗粒的小鼠在被暴露于SARS-CoV-2和SARS-CoV的挑战中都顺利存活下来，并且未出现体重下降或其他显著的病理变化。
研究人员证实，该疫苗能在拥有类人细胞受体的基因工程小鼠体内诱导“广谱”抗体，以靶向冠状病毒的“刺突蛋白”。那么对于灵长类动物的效果如何呢？我们继续来了解一番。
对非人灵长类动物同样有效，可防范未来变种
随后，为了验证和观察该疫苗在灵长类动物中的效果，研究团队进一步在非人灵长类动物身上进行了类似实验，直接比较接种“Mosaic-8”疫苗与未接种疫苗的效果。研究人员发现，当接种了“Mosaic-8”后，并未在暴露于SARS-CoV-2或SARS-CoV的动物中检测出病毒感染。此项结果再次表明“Mosaic-8”候选疫苗有可能对导致COVID-19大流行的当前和未来的病毒变体起到保护作用，或能防止未来SARS样β冠状病毒从动物宿主中潜在的病毒溢出。
图4 Mosaic-8b免疫诱导的中和抗体（图源：[1]）
下一步，研究主导人Pamela J. Bjorkman教授将带领小组成员，在由流行病防范倡议联盟（Coalition for Epidemic Preparedness Innovations，CEPI）支持的一期临床试验中评估此款纳米疫苗的安全性与有效性。临床试验将主要招募接种过疫苗和/或以前感染过SARS-CoV-2的人群。同时，为了提前做好临床试验准备，Bjorkman实验室正计划进行临床前动物模型实验，以比较先前接种过新冠疫苗动物的免疫反应与对SARS-CoV-2感染或疫苗接种不敏感动物的免疫反应。
CEPI的执行官Richard J. Hatchett博士表示:“自大流行一开始，我们就讨论了疫苗开发多样化的必要性，此项新研究的突破展示了寻求新疫苗平台的大潜力，为克服未来新冠的变异毒株带来了希望。我很高兴地宣布，CEPI将全力支持，协助开展该款疫苗的第一阶段临床试验”。
新冠病毒变异不断，“泛”冠状病毒疫苗势在必行
三年来，新冠病毒不断出现新的变种，让我们对冠状病毒的“善变”深有体会。没有人能预测什么时候又会有新的冠状病毒在人类社会中造成大流行，但研发一款能在未来应对各种冠状病毒的疫苗或许可以更好地保护我们。
Bjorkman教授表示，“事实证明，SARS-CoV-2已经证明自己有能力制造新的毒株变种，从而延长全球COVID-19大流行的时间。此外，在过去20年里，三种β冠状病毒已经成功从动物宿主传染到人类。因为我们无法预测，那些隐藏在动物体内的大量病毒，哪些会通过成功进化，又再次感染人类。而这每一次感染都有可能导致另一场席卷全球的大流行。我们正努力尝试的是研发一种一体化疫苗，不管哪种动物传染的病毒或是病毒进化到什么程度，都可抵御类似SARS的β冠状病毒。这种疫苗不仅可预防SARS-CoV-2的当前变种，甚至可以预测未来变种，无需更新便可实现一劳永逸的效果。这些事实都表明，生产具有广泛保护性的疫苗事关重大且迫在眉睫。
参考资料：
[1] Mosaic nanoparticles elicit cross-reactive immune responses to zoonotic coronaviruses in mice
摘要：说到纳米材料大家应该并不陌生，但你听过“纳米疫苗”吗？近日，科学家们已经将纳米级材料作为载体，应用到研发新冠疫苗中。目前，一款马赛克蛋白质纳米疫苗即将问世，有望对抗威胁全球健康的未来SARS-CoV-2变体和SARS样β冠状病毒。
冠状病毒是自然界广泛存在的一大类病毒，也是目前已知RNA病毒中基因组较大的病毒。2019新型冠状病毒（2019-nCoV/SARS-CoV-2）是目前已知的第7种可以感染人类的冠状病毒，其余6种分别是HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、SARS-CoV（Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus）和MERS-CoV（Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus）。β冠状病毒是指包括那些导致SARS、MERS和SARS-CoV-2的病毒，是感染人类和动物的冠状病毒的一个子集。
2022年7月5日，美国加州理工学院和英国牛津大学合作在期刊Science以“first release”形式发表了一篇题为“Mosaic RBD nanoparticles protect against challenge by diverse sarbecoviruses in animal models”的研究论文。研究团队称正开发一种名为“Mosaic-8”的多功能疫苗，可保护人们免受新冠病毒未来变种、SARS、MERS等冠状病毒新毒株的影响。
Mosaic-8：8种不同的SARS样冠状病毒的刺突结构域组成的疫苗
据悉，“Mosaic-8”疫苗使用了包括新冠病毒在内的8种冠状病毒毒株的60个片段。研究人员将8种冠状病毒的刺突结构片段附着在由蛋白质纳米级颗粒组成的疫苗上。这种纳米级颗粒上附着带有标记的病毒蛋白，当疫苗注射到动物体内时，纳米粒子疫苗会将这些病毒片段呈现给免疫系统，刺激免疫系统识别并产生抵抗特定病原体的蛋白质，从而激活T淋巴细胞和先天免疫细胞的免疫反应。数据显示，接种了此种马赛克纳米粒子的小鼠不仅可以免受8种病毒的侵害，而且还可以免受2002年和2004年爆发的SARS以及SARS-CoV病毒的侵害。
为了进一步观察 “Mosaic-8”的有效性，该团队对小鼠进行了三组实验。第一组为对照组，他们只给小鼠接种了没有病毒碎片附着的纳米颗粒笼结构；第二组小鼠被注射一种仅覆盖SARS-CoV-2 RBD（Receptor bind domain）的同型纳米颗粒；第三组注射一种名为“Mosaic-8”的纳米颗粒。实验中使用的小鼠经过基因改造，可以表达人类ACE2受体（注：ACE2受体是新冠病毒和相关病毒在感染人类细胞时的相关受体）。
图2 “Mosaic-8”疫苗由来自8种不同病毒的RBD组成（图源：[1]）
研究人员发现如下：
接种了裸纳米颗粒结构的小鼠在感染SARS-CoV或SARS-CoV-2时死亡；接种了只包裹有SARS-CoV-2 RBD的同型纳米颗粒的小鼠对SARS-CoV-2感染有保护作用，但在暴露于SARS-CoV时感染死亡。该项结果间接表明，目前正在多国开发的同型SARS-CoV-2纳米颗粒疫苗可能对SARS-CoV-2有效，但可能不能广泛地保护来自动物宿主的其他SARS样β冠状病毒或未来的SARS-CoV-2变种；
图3 Mosaic-8的广泛保护作用（图源：[1]）
接种了“Mosaic-8”纳米颗粒的小鼠在被暴露于SARS-CoV-2和SARS-CoV的挑战中都顺利存活下来，并且未出现体重下降或其他显著的病理变化。
研究人员证实，该疫苗能在拥有类人细胞受体的基因工程小鼠体内诱导“广谱”抗体，以靶向冠状病毒的“刺突蛋白”。那么对于灵长类动物的效果如何呢？我们继续来了解一番。
对非人灵长类动物同样有效，可防范未来变种
随后，为了验证和观察该疫苗在灵长类动物中的效果，研究团队进一步在非人灵长类动物身上进行了类似实验，直接比较接种“Mosaic-8”疫苗与未接种疫苗的效果。研究人员发现，当接种了“Mosaic-8”后，并未在暴露于SARS-CoV-2或SARS-CoV的动物中检测出病毒感染。此项结果再次表明“Mosaic-8”候选疫苗有可能对导致COVID-19大流行的当前和未来的病毒变体起到保护作用，或能防止未来SARS样β冠状病毒从动物宿主中潜在的病毒溢出。
图4 Mosaic-8b免疫诱导的中和抗体（图源：[1]）
下一步，研究主导人Pamela J. Bjorkman教授将带领小组成员，在由流行病防范倡议联盟（Coalition for Epidemic Preparedness Innovations，CEPI）支持的一期临床试验中评估此款纳米疫苗的安全性与有效性。临床试验将主要招募接种过疫苗和/或以前感染过SARS-CoV-2的人群。同时，为了提前做好临床试验准备，Bjorkman实验室正计划进行临床前动物模型实验，以比较先前接种过新冠疫苗动物的免疫反应与对SARS-CoV-2感染或疫苗接种不敏感动物的免疫反应。
CEPI的执行官Richard J. Hatchett博士表示:“自大流行一开始，我们就讨论了疫苗开发多样化的必要性，此项新研究的突破展示了寻求新疫苗平台的大潜力，为克服未来新冠的变异毒株带来了希望。我很高兴地宣布，CEPI将全力支持，协助开展该款疫苗的第一阶段临床试验”。
新冠病毒变异不断，“泛”冠状病毒疫苗势在必行
三年来，新冠病毒不断出现新的变种，让我们对冠状病毒的“善变”深有体会。没有人能预测什么时候又会有新的冠状病毒在人类社会中造成大流行，但研发一款能在未来应对各种冠状病毒的疫苗或许可以更好地保护我们。
Bjorkman教授表示，“事实证明，SARS-CoV-2已经证明自己有能力制造新的毒株变种，从而延长全球COVID-19大流行的时间。此外，在过去20年里，三种β冠状病毒已经成功从动物宿主传染到人类。因为我们无法预测，那些隐藏在动物体内的大量病毒，哪些会通过成功进化，又再次感染人类。而这每一次感染都有可能导致另一场席卷全球的大流行。我们正努力尝试的是研发一种一体化疫苗，不管哪种动物传染的病毒或是病毒进化到什么程度，都可抵御类似SARS的β冠状病毒。这种疫苗不仅可预防SARS-CoV-2的当前变种，甚至可以预测未来变种，无需更新便可实现一劳永逸的效果。这些事实都表明，生产具有广泛保护性的疫苗事关重大且迫在眉睫。
参考资料：
[1] Mosaic nanoparticles elicit cross-reactive immune responses to zoonotic coronaviruses in mice
