自疫情爆發以來，網上被問到最多的問題——
各地減毒株都分離完成了，疫苗什么時候上市？
疫苗到底是怎么研發出來的？
請跟隨小編一起看看，疫苗研發的那些事。
1976年英國醫生琴納率先成功接種牛痘苗預防人類天花，自此疫苗接種被認為是預防各種細菌和病毒感染的最佳選擇。傳統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，產生針對性抗體，達到預防疾病目的。
近年來，隨著組學和生物信息學技術的不斷突破，反向疫苗學（利用基因組或基因序列尋找和設計合適的疫苗）成為國際上最為常用的策略，廣泛用于多種動物傳染性疾病的疫苗研制。人們首先通過基因組學技術分析病原體的核酸序列，然后利用生物信息學分析序列中表達的生物學信息，從中篩選出合適的候選抗原，進而研制出有效的疫苗。
隨著人類基因組計劃完成，生命科學領域重心轉移到基因表達產物-蛋白質水平上，開啟了蛋白質組學為首的后基因組時代。結合基因組學，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，已成為微生物學家及醫學科研者的研究熱點。請隨小編一起來看看，科研人員是如何利用組學技術助力疫苗相關研發的！
(源于Biotechnology Advances, 2014, 32(2):403-414.)
1. Biomaterials丨蛋白組學輔助氮空化法技術進行制備疫苗
A Facile Approach for Development of a Vaccine Made of Bacterial Double-layered Membrane Vesicles (DMVs)【IF：10.273 】
本文報道了一種通過氮空化技術對細菌膜形成納米囊泡疫苗的快速制備方法。首先將菌體 (Pseudomonas aeruginosa) 通過氮空化技術進行破碎、離心得到雙層膜囊泡（DMVs）。接著、作者使用基于LC-MS/MS的蛋白質組學方法對所獲DMVs的蛋白組成進行分析，證實DMVs具有細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）。為進一步驗證該方法獲取疫苗的可行性，作者利用P. aeruginosa誘導的膿毒癥小鼠模型，證實DMVs可有效激活細菌感染防御過程中所需的天然免疫和適應性免疫，促進B細胞和T細胞活化，顯著降低促炎細胞因子 (IL-1β、TNF-α和IL-6)，提高小鼠免疫后的存活率。DMVs所具有的適應性免疫增強及其獨特的生物分布 (主要位于脾臟和肝臟) 均有利于增強對細菌感染過程中的保護作用，上述結果均證實氮空化法在疫苗開發中具有廣闊的應用前景。
2. CELL丨通過蛋白組學鑒定抗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技術對骨髓細胞來源的抗HIV的廣泛中和抗體進行分析，構建循環多克隆抗gp120反應中的中和抗體譜系。1）富集來自N60 (在無藥物治療條件下可以控制艾滋病毒復制的HIV感染者) 血清中廣泛中和IgG組分，利用LC-MS/MS技術解析不同質量肽段的氨基酸序列，進而鑒定Ig H和L鏈基因。2）將15對H和L基因的Fab序列與IgG1 (血漿廣泛中和抗體所屬亞型) 構建單克隆抗體（mAb）過表達質粒，使用自由流等電聚焦的方法驗證其與血漿抗體的氨基酸序列一致。3）進一步分析發現，所有抗gp120 mAb序列均可在骨髓CD138-和CD138+中檢測到，其中兩種mAbs (N60P1.1和N60P25.1) 顯示出超強的中和活性，與親和純化血漿Ig的匹配度達70%和73%；所獲各譜系中的mAbs可中和89%-100%的受試病毒 (共117株)，與循環抗體相近。4）作者最終對篩選后mAbs進行X射線晶體結構分析，明確其產生廣泛的抗病毒效應原因。以上研究為病毒及疫苗研發提供新思路。
3. Frontiers in Immunology丨蛋白組學、生物信息學以及蛋白結構與功能分析助力淋病疫苗開發
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組學技術的反向疫苗法進行淋病疫苗開發。首先，作者對4種不同的Neisseria gonorrhoeae菌株進行培養，在對數生長中期分離提取膜泡 (MV) 和細胞 (CE) 蛋白，使用iTRAQ蛋白質組學技術 (結合2D-LC預分離)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境中潛在抗原，作者構建不同的培養體系 (好氧、厭氧、鐵缺乏等)、 并進行iTRAQ蛋白質組學分析，從中挖掘CE和MV中普遍存在、且差異表達的關鍵蛋白(如SliC、Slam2、NGO1688)。進一步地，通過經典的免疫蛋白質組學方法鑒定可能的交叉反應抗原，結合生物信息學分析 (功能分析、亞細胞定位、翻譯后修飾等) 預測潛在抗原，并提出構建系統性候選疫苗決策樹的完整方法。最后，作者對新發現的毒力因子C型溶菌酶抑制劑SliC的功能及活性進行分析，揭示候選疫苗在細菌致病過程中的重要作用。
小編小結：近年來，技術不斷革新極大地促進了病原體基因組注釋及新基因和蛋白產物的鑒定，助力從基因到疫苗的開發。其中，蛋白組學是解析病原體生物學功能的有效手段，如表面抗原亞群及階段特異性蛋白的鑒定。對于疫苗相關研究而言，可首先通過免疫親和的方式 (如使用單克隆抗體) 將病毒多肽從MHC (Major histocompatibility complex) 肽段復合物中分離并洗脫，再使用LC-MS/MS對不同肽段組分進行鑒定，對于上述過程鎖定到的關鍵病毒肽段可進一步使用LC-MRM的方法對其進行靶向的絕對定量分析。通過結合免疫學 (如免疫表位學) 研究篩選潛在候選疫苗。