以COVID-19大流行為代表的重大、多發(fā)、高發(fā)、新發(fā)傳染病的持續(xù)出現(xiàn)，給疫苗研發(fā)帶來了巨大挑戰(zhàn)。這突顯了疫苗研發(fā)領域對于安全、高效、更低成本疫苗的迫切需求。近日，張改平院士團隊在國際知名期刊PNAS在線發(fā)表了一篇題為“A universal design of restructured dimer antigens: development of a superior vaccine against the paramyxovirus in transgenic rice”的研究論文，為解決當前疫苗研發(fā)領域的難題提供了一項重要的突破性方案。“理想的疫苗”應該具有精確、微量、純化、安全、高效的特點，不會對免疫系統(tǒng)造成負擔，同時還應具備易于批量生產(chǎn)，易于儲存運輸，價格低廉的特征。為了實現(xiàn)這一目標，該研究提出通用的“頭對尾”二聚體疫苗抗原模型。重組后的抗原顯示了多對具有合適距離的表位，可以有效地激活B細胞。以副粘病毒科新城疫病毒（NDV）的受體結合蛋白——血凝素神經(jīng)氨酸酶蛋白（HN）為例，研究團隊利用水稻胚乳表達系統(tǒng)成功制備了一種高效的重組抗原Osr2HN。研究結果顯示，Osr2HN蛋白在水稻胚乳中正確表達，并且表達量高達3.7mg/g。晶體結構和小角X射線散射數(shù)據(jù)顯示，重組后的Osr2HN蛋白形成了“蝴蝶狀”的四聚體結構，具有完全暴露的受體結合域和中和表位。免疫評價和攻毒試驗表明，這種抗原設計顯著增強了亞單位疫苗的免疫反應，激發(fā)更高效價的抗體。與未改造的HN蛋白以及三種傳統(tǒng)的商用全病毒疫苗相比，重組的Osr2HN蛋白有助于關鍵表位的暴露，并能啟動更快、更強的免疫反應。僅需0.5μg（相當于一粒米的127分之一）的Osr2HN抗原進行兩次免疫，或者用5μg的Osr2HN抗原進行一次免疫，雞能完全抵抗病毒的致死性攻擊。這種超低劑量的Osr2HN疫苗能有效地激活B細胞，并且顯著降低疫苗接種的副作用，接種后動物的體重增長明顯高于其他疫苗組，顯示更高的經(jīng)濟價值。這些研究結果表明，水稻源的Osr2HN疫苗在安全性、高效性、低劑量和價格方面都取得了顯著進展，達到了現(xiàn)代技術條件下疫苗產(chǎn)品所追求的最高境界。馬凡舒博士和許倩茹博士為本文的共同第一作者。河南農(nóng)業(yè)大學、北京大學、龍湖現(xiàn)代免疫實驗室的張改平院士，清華大學的饒子和院士及河南農(nóng)業(yè)大學的張二芹副教授為本文的共同通訊作者。本研究得到了河南省重大科技專項等項目的資助。過去十余年，張改平院士團隊一直致力于追求安全、高效、不浪費免疫潛力的“超級疫苗”，力爭把疫苗做到現(xiàn)代科學技術條件下的最高境界。張改平院士表示“免疫潛力”的概念是指機體擁有巨大的免疫潛力，同時這種免疫潛力又是有限的。在正常情況下，機體生理能力是用于生長、抗逆、工作、學習和生產(chǎn)的。若過多用于免疫，會影響生產(chǎn)等能力，同時也因機體免疫系統(tǒng)承受壓力過大而導致免疫保護效果欠佳。浪費免疫潛力的情況以往沒有被高度重視。張改平院士認為，要在確保疫苗效果的同時盡量少使用免疫潛力，其根本是：“精確、微量、純化、安全、高效”。精確即結構、位點、啟動免疫反應的精確；微量即數(shù)個微克級，甚至是納克級即可產(chǎn)生有效保護；純化即盡可能地減少雜質；安全即實現(xiàn)真正的生物安全，無病原擴散；高效即占用動物極少的免疫潛力但能實現(xiàn)有效保護。據(jù)悉，目前該疫苗已經(jīng)于2023年8月與河南牧翔集團簽約合作轉讓，此次轉讓實現(xiàn)了科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的雙向賦能，對于疫苗開發(fā)具有重大意義。
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