自疫情爆發(fā)以來(lái)，網(wǎng)上被問(wèn)到最多的問(wèn)題——
各地減毒株都分離完成了，疫苗什么時(shí)候上市？
疫苗到底是怎么研發(fā)出來(lái)的？
請(qǐng)跟隨小編一起看看，疫苗研發(fā)的那些事。
1976年英國(guó)醫(yī)生琴納率先成功接種牛痘苗預(yù)防人類天花，自此疫苗接種被認(rèn)為是預(yù)防各種細(xì)菌和病毒感染的最佳選擇。傳統(tǒng)的策略是制備滅活疫苗，即利用被殺滅的病毒或其裂解片段刺激健康人體的免疫系統(tǒng)，產(chǎn)生針對(duì)性抗體，達(dá)到預(yù)防疾病目的。
近年來(lái)，隨著組學(xué)和生物信息學(xué)技術(shù)的不斷突破，反向疫苗學(xué)（利用基因組或基因序列尋找和設(shè)計(jì)合適的疫苗）成為國(guó)際上最為常用的策略，廣泛用于多種動(dòng)物傳染性疾病的疫苗研制。人們首先通過(guò)基因組學(xué)技術(shù)分析病原體的核酸序列，然后利用生物信息學(xué)分析序列中表達(dá)的生物學(xué)信息，從中篩選出合適的候選抗原，進(jìn)而研制出有效的疫苗。
隨著人類基因組計(jì)劃完成，生命科學(xué)領(lǐng)域重心轉(zhuǎn)移到基因表達(dá)產(chǎn)物-蛋白質(zhì)水平上，開(kāi)啟了蛋白質(zhì)組學(xué)為首的后基因組時(shí)代。結(jié)合基因組學(xué)，比較疾病和健康的樣本、藥物處理和未處理樣品、誘變和未被誘變的樣本，篩選病原生物的有效疫苗候選分子，已成為微生物學(xué)家及醫(yī)學(xué)科研者的研究熱點(diǎn)。請(qǐng)隨小編一起來(lái)看看，科研人員是如何利用組學(xué)技術(shù)助力疫苗相關(guān)研發(fā)的！
(源于Biotechnology Advances, 2014, 32(2):403-414.)
1. Biomaterials丨蛋白組學(xué)輔助氮空化法技術(shù)進(jìn)行制備疫苗
A Facile Approach for Development of a Vaccine Made of Bacterial Double-layered Membrane Vesicles (DMVs)【IF：10.273 】
本文報(bào)道了一種通過(guò)氮空化技術(shù)對(duì)細(xì)菌膜形成納米囊泡疫苗的快速制備方法。首先將菌體 (Pseudomonas aeruginosa) 通過(guò)氮空化技術(shù)進(jìn)行破碎、離心得到雙層膜囊泡（DMVs）。接著、作者使用基于LC-MS/MS的蛋白質(zhì)組學(xué)方法對(duì)所獲DMVs的蛋白組成進(jìn)行分析，證實(shí)DMVs具有細(xì)菌膜的完整性并包含多種疫苗所需的膜蛋白，可作為候選疫苗（在DMVs和P. aeruginosa分別鑒定到502和698種蛋白，其中394為共有蛋白，并且與外膜蛋白組成相近，均以OprF、OprH/G和AtpF/OprL為主）。為進(jìn)一步驗(yàn)證該方法獲取疫苗的可行性，作者利用P. aeruginosa誘導(dǎo)的膿毒癥小鼠模型，證實(shí)DMVs可有效激活細(xì)菌感染防御過(guò)程中所需的天然免疫和適應(yīng)性免疫，促進(jìn)B細(xì)胞和T細(xì)胞活化，顯著降低促炎細(xì)胞因子 (IL-1β、TNF-α和IL-6)，提高小鼠免疫后的存活率。DMVs所具有的適應(yīng)性免疫增強(qiáng)及其獨(dú)特的生物分布 (主要位于脾臟和肝臟) 均有利于增強(qiáng)對(duì)細(xì)菌感染過(guò)程中的保護(hù)作用，上述結(jié)果均證實(shí)氮空化法在疫苗開(kāi)發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
2. CELL丨通過(guò)蛋白組學(xué)鑒定抗HIV-1的近泛中和抗體
Identification of Near Pan-Neutralizing Antibodies Against HIV-1 by Deconvolution of Plasma Humoral Responses【 IF：36.216】
本文作者利用基因組和蛋白組學(xué)技術(shù)對(duì)骨髓細(xì)胞來(lái)源的抗HIV的廣泛中和抗體進(jìn)行分析，構(gòu)建循環(huán)多克隆抗gp120反應(yīng)中的中和抗體譜系。1）富集來(lái)自N60 (在無(wú)藥物治療條件下可以控制艾滋病毒復(fù)制的HIV感染者) 血清中廣泛中和IgG組分，利用LC-MS/MS技術(shù)解析不同質(zhì)量肽段的氨基酸序列，進(jìn)而鑒定Ig H和L鏈基因。2）將15對(duì)H和L基因的Fab序列與IgG1 (血漿廣泛中和抗體所屬亞型) 構(gòu)建單克隆抗體（mAb）過(guò)表達(dá)質(zhì)粒，使用自由流等電聚焦的方法驗(yàn)證其與血漿抗體的氨基酸序列一致。3）進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，所有抗gp120 mAb序列均可在骨髓CD138-和CD138+中檢測(cè)到，其中兩種mAbs (N60P1.1和N60P25.1) 顯示出超強(qiáng)的中和活性，與親和純化血漿Ig的匹配度達(dá)70%和73%；所獲各譜系中的mAbs可中和89%-100%的受試病毒 (共117株)，與循環(huán)抗體相近。4）作者最終對(duì)篩選后mAbs進(jìn)行X射線晶體結(jié)構(gòu)分析，明確其產(chǎn)生廣泛的抗病毒效應(yīng)原因。以上研究為病毒及疫苗研發(fā)提供新思路。
3. Frontiers in Immunology丨蛋白組學(xué)、生物信息學(xué)以及蛋白結(jié)構(gòu)與功能分析助力淋病疫苗開(kāi)發(fā)
Proteomics, Bioinformatics and Structure-Function Antigen Mining For Gonorrhea Vaccines 【 IF：4.716 】
本研究利用基于定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的反向疫苗法進(jìn)行淋病疫苗開(kāi)發(fā)。首先，作者對(duì)4種不同的Neisseria gonorrhoeae菌株進(jìn)行培養(yǎng)，在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)中期分離提取膜泡 (MV) 和細(xì)胞 (CE) 蛋白，使用iTRAQ蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù) (結(jié)合2D-LC預(yù)分離)分析，在4株菌系的CE和MV中分別鑒定得到533和168種蛋白。接著，為篩選不同宿主微環(huán)境中潛在抗原，作者構(gòu)建不同的培養(yǎng)體系 (好氧、厭氧、鐵缺乏等)、 并進(jìn)行iTRAQ蛋白質(zhì)組學(xué)分析，從中挖掘CE和MV中普遍存在、且差異表達(dá)的關(guān)鍵蛋白(如SliC、Slam2、NGO1688)。進(jìn)一步地，通過(guò)經(jīng)典的免疫蛋白質(zhì)組學(xué)方法鑒定可能的交叉反應(yīng)抗原，結(jié)合生物信息學(xué)分析 (功能分析、亞細(xì)胞定位、翻譯后修飾等) 預(yù)測(cè)潛在抗原，并提出構(gòu)建系統(tǒng)性候選疫苗決策樹(shù)的完整方法。最后，作者對(duì)新發(fā)現(xiàn)的毒力因子C型溶菌酶抑制劑SliC的功能及活性進(jìn)行分析，揭示候選疫苗在細(xì)菌致病過(guò)程中的重要作用。
小編小結(jié)：近年來(lái)，技術(shù)不斷革新極大地促進(jìn)了病原體基因組注釋及新基因和蛋白產(chǎn)物的鑒定，助力從基因到疫苗的開(kāi)發(fā)。其中，蛋白組學(xué)是解析病原體生物學(xué)功能的有效手段，如表面抗原亞群及階段特異性蛋白的鑒定。對(duì)于疫苗相關(guān)研究而言，可首先通過(guò)免疫親和的方式 (如使用單克隆抗體) 將病毒多肽從MHC (Major histocompatibility complex) 肽段復(fù)合物中分離并洗脫，再使用LC-MS/MS對(duì)不同肽段組分進(jìn)行鑒定，對(duì)于上述過(guò)程鎖定到的關(guān)鍵病毒肽段可進(jìn)一步使用LC-MRM的方法對(duì)其進(jìn)行靶向的絕對(duì)定量分析。通過(guò)結(jié)合免疫學(xué) (如免疫表位學(xué)) 研究篩選潛在候選疫苗。