新冠疫情的暴發凸顯了傳染病研究的緊迫性,其研究重點包括病毒溯源、傳播機制解析、疫苗和藥物研發等方面。除了新冠,其他熱門傳染病還包括猴痘、登革熱和人乳頭瘤病毒(HPV)。猴痘的研究集中在病毒的關鍵靶點,如A35R、A29等蛋白,這些蛋白在病毒復制和免疫逃逸中發揮重要作用。登革熱的研究則聚焦于E蛋白和NS1蛋白,這些蛋白與病毒的感染機制和重癥病程密切相關。而HPV的研究重點在于L1蛋白,它是病毒樣顆粒(VLP)疫苗開發的關鍵。以下整理近年來大流行傳染病及其主要研究蛋白和功能。
傳染病疫苗研究思路
疫苗作為預防傳染病的核心手段,改變了人類與傳染病的斗爭格局,它不僅能夠有效預防疾病的傳播,還能顯著降低發病率和死亡率。
不同疫苗的研究思路和重點因病原體的特性而異,廣譜疫苗注重保守抗原區域的利用,亞單位疫苗強調抗原的純化和結構優化,納米顆粒疫苗通過納米技術增強免疫原性,而肽段疫苗則專注于關鍵表位的呈現。這些策略各有優勢,為傳染病的防控提供了多樣化的解決方案。
廣譜疫苗
廣譜疫苗旨在提供對多種病原體或其變種的廣泛保護,其研究重點在于識別和利用病原體的保守抗原區域,從而誘導廣譜中和抗體和免疫反應。
例1:新冠疫苗
研究思路:針對新冠病毒S蛋白的受體結合域(RBD)開發疫苗,因為RBD是病毒與宿主細胞結合的關鍵區域,且相對保守。
應用:通過設計穩定的S蛋白三聚體(如S-Trimer)或RBD二聚體,結合佐劑(如AS03或CpG 1018+鋁佐劑),誘導高水平的中和抗體和細胞免疫反應。
例2:流感疫苗
研究思路:開發針對流感病毒HA蛋白保守區域的疫苗,以提高對不同流感病毒株的廣譜保護。
應用:利用重組蛋白技術或mRNA技術,設計能夠覆蓋多種流感病毒株的疫苗,減少季節性流感疫苗的局限性。
亞單位疫苗
亞單位疫苗通過使用病原體的特定蛋白或蛋白片段作為抗原,避免了使用完整病原體帶來的風險,同時能夠誘導針對性的免疫反應。
例子:新冠亞單位疫苗
研究思路:利用S蛋白的RBD或全長S蛋白作為抗原,通過結構優化(如添加脯氨酸穩定RBD的“up”構象)增強免疫原性。
應用:如Novavax的NVX-CoV2373疫苗,采用穩定的S蛋白三聚體,結合Matrix-M佐劑,誘導高滴度中和抗體和多功能T細胞反應。
例1:乙肝疫苗
研究思路:使用乙型肝炎表面抗原(HBsAg)作為主要抗原,通過基因工程技術生產。
應用:如Heplisav疫苗,結合TLR9激動劑佐劑,增強免疫反應,提高疫苗的保護效果。
例2:HPV疫苗
研究思路:利用HPV的主要衣殼蛋白L1設計病毒樣顆粒(VLP),作為疫苗的主要成分。
應用:VLP疫苗能夠誘導強烈的中和抗體反應,預防HPV感染,且無感染性。
納米顆粒疫苗
納米顆粒疫苗通過將抗原固定在納米顆粒表面,增強抗原的穩定性和免疫原性。
例1:新冠納米顆粒疫苗
研究思路:利用鐵蛋白納米球作為支架,將S蛋白的RBD或其片段固定在納米顆粒表面。
應用:如S-Fer和SΔC-Fer納米顆粒疫苗,通過分子動力學模擬優化設計,顯著提高中和抗體滴度。
基于肽段的疫苗
基于肽段的疫苗利用病原體的關鍵肽段表位,誘導特異性免疫反應,適用于難以培養或高度變異的病原體。
例1:HCV疫苗
研究思路:使用HCV非結構蛋白3(NS3)的肽段混合物,覆蓋關鍵T細胞表位。
應用:通過免疫小鼠,觀察到CD4+和CD8+ T細胞反應的顯著增強。
傳染病抗原&抗體原料
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