通用流感疫苗的搜索

病毒1 15艺术家对病毒解剖的再现。 安娜Tanczos /惠康图片, CC BY-NC-ND

没有人想要感染流感,最好的防线就是季节性流感疫苗。 但是,制作一个有效的年度流感疫苗依赖于准确预测哪一个流感株在任何特定季节最有可能感染人群。 这要求全球范围内的多个医疗中心协调一致,因为病毒在不同地区之间传播。 一旦流行病学家解决目标流感病毒株,疫苗生产转移到高速度; 它需要 大约六个月 生成 超过150百万注射剂量 美国人口所必需的。

年度流感疫苗的效果如何?

生产有效的年度流感疫苗依赖于准确地预测哪些流感株在给定季节最有可能感染人群。 美国疾病预防控制中心每年都会进行观察性研究,以计算当年疫苗的“疫苗有效性”。

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不正确或不完整的流行病学预测会产生重大后果。 在2009中,while 制造商,包括MedImmune和Sanofi Pasteur正准备针对预期菌株的疫苗 额外的流感毒株H1N1,出现了。 准备好的疫苗不能预防这种意料之外的应变,造成世界范围的恐慌和18,000证实的死亡 - 可能只有真实数字的一小部分, 估计会超过150,000。 最后迟到的时间比从未晚,疫苗最终针对H1N1产生,当年需要第二次流感疫苗。

鉴于流感已造成大部分 在过去的100年流行病 - 包括1918流感 导致多达50百万人死亡 - 我们还有一个问题:科学家们能否生产出一种能够抵御多种流感病毒的“通用”疫苗,一种不需要流行病学家每年预测一次,每年一次为您服用?

疫苗主要免疫系统打架

在18th世纪,可以说历史上早得多,人们通常知道a 天花的幸存者不会再次下来 随后曝光。 不知何故,感染赋予了对疾病的免疫力。 人们认识到,与牛痘牛接触的挤奶女工同样会受到天花的保护。

在1700后期,农民 本杰明Jesty接种他的家庭与牛痘,尽管将来有接触,但能有效地免疫天花。 医师 爱德华詹纳然后使人类进入了一个新的免疫学时代 当他提供了程序的科学证据。


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因此,如果一次接种牛痘或一次接触(和生存)天花赋予十年甚至终身免疫力,为什么每年都鼓励个人接种流感疫苗?

答案在于流感病毒的解剖变化有多快。 每种病毒由一个大致球形的膜组成,内含不断突变的遗传物质。 这种膜上有两种类型的“刺突”:血凝素或HA,神经氨酸酶或NA,每种都由茎和头组成。 HA和NA通过与宿主细胞结合来帮助病毒感染,介导病毒进入细胞并最终退出。

疫苗通常引发靶向这两个分子的抗体。 一旦注射,个人的免疫系统就起作用了。 专门的细胞收集疫苗分子作为入侵者; 其他细胞则产生识别外来分子的抗体。 当下一次同样的入侵者出现时 - 无论是以相同的疫苗还是其模拟的病毒株 - 身体的免疫细胞都会识别它们,并将其抵抗,防止感染。

对于疫苗开发者来说,流感突变基因组的一个令人沮丧的特征是HA和NA的变化速度。 这些不断的改变使得他们每个流感季节都能把他们带回到制定新型疫苗的画板上。

设计疫苗的不同方法

天花疫苗是第一个使用疫苗学的“经验范式” - 我们今天主要使用的策略。 它依靠试错法来模拟自然感染引起的免疫。

换句话说,疫苗开发者相信身体会对接种中的某种物质产生抗体反应。 但是他们并没有把注意力集中在病毒的哪个特定部分引起免疫反应。 例如,对于许多菌株所共有的一小部分HA来说,这并不重要。 当使用完整的病毒作为起始材料时,有可能获得许多不同的抗体来识别疫苗中使用的病毒的许多不同部分。

季节性流感疫苗一般适合这种经验方法。 流行病学家每年都会预测哪种流感病毒株最有可能感染人群,通常是三四种。 然后研究人员减毒或灭活这些菌株,使他们可以充当当年流感疫苗的模拟物,而不会给予接受者全面的流感。 希望是一个人的免疫系统会通过产生针对这些毒株的抗体来对疫苗做出反应; 那么当他或她与流感接触时,抗体将等待中和这些毒株。

但是设计疫苗有不同的方法。 这就是所谓的理性设计,代表了疫苗学方面潜在的改变游戏规则的范式。

目标是设计一些分子或“免疫原”,可以在不需要接触病毒的情况下产生有效的抗体。 相对于目前的疫苗,工程化的免疫原甚至可以允许更具体的应答,这意味着免疫应答靶向病毒的特定部分,并且更宽广,这意味着它可以靶向多种毒株甚至相关的病毒。

这个策略的作用是针对特定的表位,或病毒的补丁。 由于抗体通过识别结构而起作用,因此设计者想要强调免疫系统的免疫原的结构性质。 然后研究人员可以尝试设计具有这些结构的候选疫苗,希望它们能激发免疫系统产生相关的抗体。 这条道路可能会让他们装配出比传统反复试验方法更有效,更有效的免疫反应的疫苗。

有希望取得进展 呼吸道合胞病毒的疫苗设计 采用这种新的理性范式,但仍然在努力使用这种方法治疗流感。

走向普遍的流感疫苗

近年来,研究人员已经分离出许多在我们体内产生的有效的,infleunza中和抗体。 而对流感的抗体反应是 主要针对房委会的高峰期几个已经被发现了 瞄准医管局的主干。 由于病毒株的茎比头部更恒定,这可能是流感的致命弱点,针对该区域的抗体可能是疫苗设计的良好模板。

研究人员正在寻求一些可能导致人体感染前产生这些感兴趣抗体的方法。 一种被称为纳米粒子展示的策略涉及设计一种包含部分病毒的分子。 在实验室中,科学家们可以将HA和NA颗粒的某些组合结合到球形纳米粒子的外部,而球形纳米粒子本身能够引起免疫反应。 当作为疫苗的一部分注射时,免疫系统可以“看到”这些分子,并且幸运地产生针对它们的抗体。

需要回答的主要问题之一就是这些纳米颗粒的外观应该如何显示。 一些策略显示各种版本的完整的HA分子,而另一些则包括茎。 虽然需要收集更多有关人类的数据来验证这些方法,但动物研究使用的数据 纯干细胞免疫原令人鼓舞.

用现在的技术,可能永远不会有“一劳永逸”的流感疫情。 流行病学监测总是必要的。 但是,我们可以从一年一次的模式转换到一年一次的10-年方法并不是不可思议的事情,我们可能在短短的几年时间内。

谈话

关于作者

Ian Setliff博士 学生,化学和物理生物学项目,Vanderbilt疫苗中心, 范德比尔特大学 和Amyn Murji博士。 学生,微生物和免疫学系,范德比尔特疫苗中心, 范德比尔特大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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