研究首次實現新型冠狀病毒樣顆粒的表達

　　近日，復旦大學生命科學學院和附屬中山醫院林金鐘團隊聯合上海交通大學徐穎潔團隊和上海藍鵲生物醫藥公司（藍鵲生物）在新冠病毒mRNA疫苗研究方面取得重要突破。2月25日，相關論文以“針對新冠病毒疫苗的進展：用修飾信使RNA混合物表達病毒樣顆粒”為題在中國科學院科技論文預發布平臺ChinaXiv上線。

　　據悉，研究團隊在總結非典病毒疫苗研發經驗與教訓的基礎上，使用最新的mRNA技術，為新冠病毒疫苗研發設計了兩套方案。

　　一種是利用mRNA來表達位于新冠病毒表面的棘突蛋白以及該蛋白上識別人體細胞受體的一段區域，期望能在體內誘導產生病毒中和抗體，目前該方案進展順利，首批疫苗小樣已經用于小鼠免疫，正在等待測試效價。

　　在另一種方案中，研究團隊則嘗試利用mRNA在體內表達出跟新冠病毒形狀一樣的空病毒，俗稱病毒樣顆粒。病毒樣顆粒外觀和真實病毒無異，但是不帶有基因遺傳物質，因而沒有感染性，人體免疫系統卻對其真假難辨，認為是真實病毒入侵，進而啟動免疫產生保護性抗體，因此病毒樣顆粒被認為是目前最安全有效的疫苗之一。但是使用mRNA讓機體合成出病毒樣粒卻很有挑戰，特別是結構復雜的冠狀病毒，此前并無用mRNA 合成出冠狀病毒樣顆粒的報道。

　　研究團隊利用藍鵲生物的mRNA藥物研發平臺，經過大量的序列摸索與優化，獲得了能高效表達新冠病毒四個結構基因的修飾mRNA 分子，首次成功實現了新冠病毒樣顆粒的表達。

　　近年來，基于體外轉錄的信使RNA（mRNA）疫苗正顯示出巨大的潛力。mRNA疫苗的原理是，將體外制備的mRNA包裹成藥物遞送到體內組織被細胞內吞，外源mRNA到達細胞后被核糖體識別并根據其編碼的病毒抗原信息合成相應的抗原，這些病毒抗原激活免疫系統后，產生能夠阻斷病毒進入細胞的中和抗體。相比傳統疫苗，mRNA疫苗序列可以靈活設計，以應對不同的病原體，具有更廣泛的適用性；生產周期短，生產工序更簡單，成本更低，因此mRNA疫苗可以填補常規疫苗在傳染性疾病爆發期的空白。

　　但是mRNA疫苗的研發并非一蹴而就，它涉及到抗原的選擇、序列的優化、修飾核苷酸的篩選、遞送體系的優化、免疫效果評價、安全性測試等。一個最終有效的mRNA疫苗應該能夠在低劑量下刺激機體產生足夠強的免疫反應，以產生足夠高的中和抗體滴度，且產生的抗體能夠有效保護機體免受病毒攻擊。

　　復旦大學教授林金鐘和上海交大醫學院教授徐穎潔，2017年分別從耶魯大學和哈佛大學回國。林金鐘師從 2009年諾貝爾獎得主Thomas A. Steitz教授，多年聚焦于核糖體的結構和功能領域，對mRNA翻譯成蛋白質的精細過程有深刻的理解。徐穎潔在哈佛大學時，長期致力于mRNA抗癌藥物開發，其研究成果發表在國際頂級期刊上。

　　兩位教授回國后開始密切合作，圍繞mRNA藥物研發繼續開展深入研究。

　　他們告訴《中國科學報》，考慮到疫苗本身對安全性和有效性的要求極高，在最初抗原選擇上的謹慎，可以很大程度降低下游實驗中的試錯成本。尤其是對冠狀病毒，前期基于單個棘突蛋白的非典病毒疫苗由于產生了一定非中和抗體，有導致抗體依賴性感染增強的風險，因而有潛在的安全性問題。

　　在這項研究中，研究人員發現使用mRNA疫苗表達的空病毒表面上棘突蛋白形成密致的分布，或許能夠有效屏蔽非中和抗體的抗原表位，從而解決安全性的問題。同時，用mRNA合成病毒樣顆粒理論上還可以同時展示來自不同冠狀病毒的棘突蛋白質，那么能夠同時抵抗非典病毒和新冠病毒的多效價mRNA疫苗也有可能實現。

　　本文作者之一王冰博士介紹說，同美國相比，國內的mRNA藥物研究起步較晚，研究所需的很多原材料嚴重依賴進口。在mRNA藥物早期開發中，序列多樣性，修飾多樣性都需要進行大量篩選。進口試劑價格貴、貨期長的問題，極大制約了國內mRNA藥物的開發。APExBIO從2016年開始搭建開發mRNA藥物的試劑研發平臺，經過幾年努力，大大降低了團隊的mRNA新藥研發成本，并在這過程中快速積累了大量的研發技術和經驗。

　　在新冠肺炎疫情爆發后，團隊馬上停止或放緩了其它在研項目，放棄春節休假，全力投入到針對新冠病毒的mRNA疫苗研發中。

　　研究人員表示，目前團隊正在評估基于新冠病毒單個棘突蛋白和病毒樣顆粒的兩種mRNA疫苗的效價和安全性。