在2月19日发表于《科学》的一篇论文中,研究人员描述了这样一种疫苗。它是一种鼻腔喷雾,不仅能让小鼠对新冠、流感等病毒免疫,还能抵御所有呼吸道疾病。
在小鼠实验中,这种疫苗能为其提供至少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。如果能安全有效地转化应用于人类身上,那么这种“通用疫苗”有望在每年冬天开始时提供给所有人使用,成为防范未来大流行第一道防线。
巨噬细胞正在吞噬结核分枝杆菌。图片来源:Science Photo Library
美国斯坦福大学的Bali Pulendran团队此前研究过卡介苗。这种疫苗能通过激活先天免疫系统并使其保持活跃状态,为多种疾病提供临时保护。
先天免疫系统在进化上十分古老,比适应性免疫系统的反应范围更广。传统疫苗正是利用适应性免疫系统,通过训练产生抗体的B细胞和T细胞来识别特定病原体上的蛋白质。激活先天免疫系统,还能增强呼吸道上皮细胞本身抵抗感染的能力,后者是许多病原体的攻击目标。
在这项最新研究中,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。前两种是能激活特定受体蛋白的药物,这些受体蛋白可激活先天免疫细胞,例如肺部的巨噬细胞。
第三种成分则能激活一类T细胞,后者属于适应性免疫系统。它的任务是持续向先天免疫系统发送信号,使其保持活跃状态。该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成分,免疫力会迅速下降。
接受4剂鼻腔疫苗的小鼠,对新冠病毒及其他冠状病毒,以及引发多种呼吸道感染的细菌都产生了免疫力。另一个全新的好处是,被激活的信号通路还能抑制介导对屋尘螨过敏的机制,从而预防过敏性哮喘。
对保护机制的分析揭示了Pulendran所说的“双重防御系统”。首先,黏膜屏障会限制病原体进入肺部。然后,“这种黏膜疫苗已经让肺部免疫系统进入备战状态,因此能极其迅速地启动针对病毒的特异性免疫反应,消灭那些侥幸突破第一道防线的少量病毒”。
“这篇论文真的非常出色,令人振奋。在我看来,数据非常清晰。”美国耶鲁大学的Akiko Iwasaki说,“如果它在人类身上有效,那将是非常了不起的突破。”
加拿大麦克马斯特大学的周兴(音)表示,熟悉过去10年黏膜疫苗进展的人,对这些发现不会感到意外。“我们称之为‘桥梁疫苗’。”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,将小鼠身上观察到的效果转化为人类临床疗法并非易事。
小鼠体形很小,鼻腔喷雾和病原体都能轻易抵达肺部。周兴担心,如果没有先进的气溶胶递送技术,人类使用的这种疫苗可能无法到达肺部,激活文中描述的免疫通路。他还表示,如果人们需要接受4剂,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,也可能带来潜在副作用。
“在人类身上,必须极其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出现问题,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或将问世。
“小鼠为我们提供了概念框架和作用原理的证据。”Pulendran说,“但真正的考验在于,它在人类身上真的有效吗?”
相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aea1260
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