“合理疫苗学”：疫苗设计与制造新方式

有没有一种通用的方法可以显著提高所有疫苗的效力？

西北大学国际纳米技术研究所的研究人员正在为此努力。他们发现，利用化学和纳米技术改变纳米级疫苗中佐剂和抗原的结构位置，可以大大提高疫苗的性能。

IIN主任兼首席研究员查德·米尔金(Chad Milkin)说:“除了成分，结构也是决定疫苗功效的关键因素。抗原和佐剂在单个结构中的位置和放置方式显著改变了免疫系统识别和处理它的方式。”这种对结构的强调可能会提高传统癌症疫苗的有效性，但从历史上看，传统癌症疫苗并不有效。

到目前为止，米尔金的团队已经研究了疫苗结构对七种不同类型癌症的影响，包括三阴性乳腺癌、人乳头瘤病毒诱发的宫颈癌、黑色素瘤、结肠癌和前列腺癌，以确定治疗每种癌症的最有效结构。

“搅拌机”，常规疫苗的老方法

大多数常规疫苗通过混合抗原和佐剂注射到患者体内。因为没有对疫苗结构的控制，对疫苗成分的运输和加工的控制也是有限的，所以很难掌握疫苗效果。

传统疫苗的挑战之一是，在混合物中，一个免疫细胞可能吸收50种抗原和一种佐剂，或者一种抗原和50种佐剂。但是，必须达到每种疫苗的最佳比例，才能使疫苗发挥最大效力。

鉴于此，米尔金发明了一种新型模块化疫苗的球形核酸结构平台。SNA使科学家能够准确识别有多少抗原和佐剂被输送到细胞中，还可以调整这些疫苗成分的呈递模式和处理速度。这种对疫苗有效性有很大影响的结构考虑，在传统方法中基本被忽略。

在你体内，每个士兵都有武器。

系统控制抗原和佐剂在模块化疫苗结构中的位置的方法，被米尔金命名为“合理接种”。它基于这样一个概念，即疫苗成分的结构展示与驱动效力的成分一样重要。

米尔金说:“通过合理的疫苗学开发的疫苗为每个免疫细胞提供了精确剂量的抗原和佐剂，它们也做好了攻击癌细胞的准备。如果你的免疫细胞是士兵，那么传统疫苗中有些士兵还是手无寸铁的；而我们的疫苗为他们提供了强大的武器。”

用拳头攻击，打败狡猾的“变种人”

米尔金的团队发现，当两种成分几乎相同的疫苗中的抗原位置发生改变时，对肿瘤的治疗效果会发生显著变化:一种疫苗有效且有用，而另一种疫苗则效果差得多。

这取决于它们在国民账户体系结构中的位置。资料显示，将两种不同的抗原附着在含有佐剂外壳的SNA上是“最佳位置”，即癌症疫苗最有效的结构。与将相同的两个抗原连接到两个独立的SNA结构相比，它导致抗原特异性T细胞活化增加30%，增殖T细胞的数量增加一倍。

这些工程SNA纳米结构已经在各种动物模型中阻止了肿瘤的生长。

目前许多癌症疫苗的设计主要是激活细胞毒性T细胞，这只是对癌细胞的防御。由于肿瘤细胞总是在变异，它们很容易“逃脱监视”，从而很快使疫苗失效。如果T细胞有更多的抗原来识别它，那么T细胞识别突变癌细胞的几率就会更高。

研究人员表示，需要激活不止一种类型的T细胞，才能更容易地攻击肿瘤细胞。免疫系统中对抗肿瘤的细胞种类越多越好。因此，需要有一种针对多种免疫细胞类型的由多种抗原组成的疫苗。

不仅有效，还可以研制任何癌症疫苗。

“理性疫苗学”的一个优势是，当它与SNA等纳米结构一起使用时，可以很容易地改变疫苗的结构，以治疗不同类型的疾病。

研究人员表示，这项工作的重要性在于，它为开发几乎所有类型癌症的最有效疫苗形式奠定了基础。这将重新定义如何全面开发疫苗，包括传染病疫苗。这项研究发表在1月30日的《自然生物医学工程》杂志上。

在早些时候发表的一篇论文中，米尔金的团队也证明了疫苗结构对于预防新冠肺炎的重要性。该疫苗在100%的动物实验中显示出对致命病毒感染的保护性免疫。

米尔金说，疫苗上抗原位置的微小变化将显著改善细胞间的交流、串扰和细胞协同作用。这项研究取得的进展为人类重新思考癌症和其他疾病疫苗的整体设计提供了新的途径。