“冰淇淋”方法或可研发出终身有效的流感疫苗

A visitor eats an ice cream at the Chelsea Flower Show in London May 22, 2012. REUTERS/Toby Melville (BRITAIN - Tags: ENTERTAINMENT ENVIRONMENT SOCIETY) - LM1E85M19BS01
Think of the flu as an ice cream cone...Image: REUTERS/Toby Melville
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如果引发流感的病毒是一支冰淇淋蛋筒,那么每年的疫苗教会免疫系统识别的就只有上面的那球冰淇淋——今年是巧克力味,明年是草莓味。病毒每年都会变化,疫苗也需要随之调整。

这种新方法教会身体识别病毒的“蛋筒”部分——也就是年复一年保持不变的部分。研究人员表示,这项技术在实验动物身上有效,但他们提醒说,在对人体进行试验之前,还需要提高疫苗的特异性,并通过规模大得多的研究证明其有效。

Image: 美国国家科学院院刊(PNAS)

“我们认为,这种方法的适用范围可能很广,”斯坦福大学生物化学教授、陈·扎克伯格生物中心传染病项目首席研究员彼得·金说。“它可能有助于研发通用流感疫苗,既能预防大流行流感,也可能适用于艾滋病毒(HIV)。”

流感疫苗简介

疫苗的原理是向人体注射灭活病毒,或注射一种通常存在于病毒表面的蛋白质。免疫系统会学会识别这种人工入侵者的某些部分,并建立防御机制;数月乃至数年后再次遇到这种蛋白质时,免疫系统便能启动防御。

挑战在于,出于种种原因,免疫系统更容易检测到蛋白质的某些部分。对于流感来说,这个容易被检测到的部分就是冰淇淋那一端——年度疫苗针对的是当年的口味。科学家们虽竭尽所能,却一直无法有效引导免疫系统关注蛋筒部分。

这种新方法的构想源于化学专业研究生佩顿·魏登巴赫的一次听讲。他听说有一种蛋白质能够非常精准地结合到流感病毒蛋白质上的特定位置,而研究人员希望免疫系统能够识别这个位置。科学家将这种蛋白质称为单克隆抗体——“单克隆”中的“单”是因为它只结合一个位置,“克隆”则是因为人们可以制备大量完全相同的拷贝。

“你应该可以把这种方法用于任何东西——这就是我们的梦想。”

未定义

听讲期间,科学家们思考能否把单克隆抗体用作向导,设法让免疫系统也结合到同一个位置。

听着讲座,魏登巴赫想起了一种化学技巧,他认为这或许能带来不同的思路。与其只从单克隆抗体中获取信息,何不直接利用它?他的想法是在实验室里将这种高度特异性的单克隆抗体附着到流感病毒蛋白质上,并把它用作模板。

他可以用能够形成化学屏障的分子涂覆蛋白质其余部分,使其对免疫系统隐形。移除模板后,蛋白质只剩一小部分暴露出来,供免疫系统学习识别,并最终发起攻击。

将这种大部分被屏蔽的蛋白质用作疫苗,或许能促使免疫系统攻击蛋筒部分——这是包括大流行流感病毒在内的各种流感病毒株共有的部分。

构想简单,过程困难

讲座结束后,魏登巴赫把自己的想法告诉了金,但两人都以为别人肯定已经想到过这么简单的办法。后来,魏登巴赫深夜收到金发来的邮件。魏登巴赫说:“彼得当时说:‘没人做过,那就现在开始。’”

金说:“佩顿是化学家。他想到了一种用单克隆抗体的方法:不是把它当作观察对象,而是把它当作试剂。”

这个想法虽简单,实施起来却并不容易。魏登巴赫在让这套系统发挥作用时遇到了一些障碍,但团队的早期测试结果颇有希望,相关研究发表于《美国国家科学院院刊》。

接种了这种巧妙屏蔽的流感蛋白质的实验动物,也会对其他流感病毒株产生免疫反应——这只有在它们学会识别蛋筒中保持不变的部分时才会发生。接种常规疫苗的动物则无法对其他流感病毒株产生良好反应。

研究人员“偏移”了免疫反应,但还需要继续努力,使其更具特异性。他们表示,如果成功,这种方法可能适用于许多不同的传染病病原体。

魏登巴赫说:“你应该可以把这种方法用于任何东西——这就是我们的梦想。只要化学方法得当,你就可以拿起任何一种现成的单克隆抗体来实现这一点。”

弗吉尼亚和D. K.路德维希癌症研究基金以及陈·扎克伯格生物中心为这项研究提供了资助。

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