據外媒報道，加州大學聖迭戈分校的納米工程師們已經開發出可以承受高溫的COVID-19候選疫苗。它們的關鍵成分是什麼？來自植物或細菌的病毒。這種無需超冷存儲的COVID-19候選疫苗仍處於早期開發階段。在小鼠身上，候選疫苗引發了針對SARS-CoV-2（導致COVID-19的病毒）的中和抗體的大量產生。如果它們在人身上被證明是安全和有效的，那麼這些疫苗可能是全球分配工作的一個重大改變，包括那些在農村地區或資源匱乏的社區。
加州大學聖迭戈分校雅各布斯工程學院的納米工程教授和納米免疫工程中心主任Nicole Steinmetz說：“我們的疫苗技術令人激動的是它具有熱穩定性，所以它可以很容易地到達那些不可能建立超低溫冷凍庫或讓卡車帶着這些冷凍庫到處行駛的地方。”
9月7日發表在《美國化學學會雜誌》上的一篇論文中詳細介紹了這些疫苗。研究人員創造了兩種COVID-19候選疫苗。一種是由一種植物病毒製成的，稱為豇豆花葉病毒。另一種是由一種細菌病毒或噬菌體製成的，稱為Q beta。
兩種疫苗都是使用類似的配方製作的。研究人員利用豇豆植物和大腸桿菌分別以球狀納米粒子的形式培育出數百萬份植物病毒和噬菌體。研究人員收穫了這些納米顆粒，然後將一小塊SARS-CoV-2的刺突糖蛋白附着在表面。成品看起來像感染性病毒，因此免疫系統可以識別它們，但它們在動物和人類中沒有感染性。附着在表面的一小塊刺突糖蛋白是刺激身體產生針對冠狀病毒的免疫反應的原因。
研究人員指出，使用植物病毒和噬菌體來製作疫苗有幾個優點。首先，它們可以很容易和廉價地大規模生產。Steinmetz說：“種植植物相對容易，涉及的基礎設施也不是太複雜。而且使用細菌進行發酵已經是生物製藥行業的一個成熟過程。”
另一個大的優勢是，植物病毒和噬菌體納米顆粒在高溫下非常穩定。因此，這些疫苗可以儲存和運輸，而不需要保持低溫。它們還可以通過使用熱量的製造過程。該團隊正在使用這種工藝將他們的疫苗包裝成聚合物植入物和微針貼片。這些工藝涉及將候選疫苗與聚合物混合，並在接近100攝氏度的溫度下將它們融化在一起。能夠從一開始就將植物病毒和噬菌體納米顆粒與聚合物直接混合，使得製造疫苗植入物和貼片變得簡單而直接。
其目的是讓人們有更多的選擇來獲得COVID-19疫苗，使其更容易獲得。植入物被注射到皮膚下，在一個月內緩慢釋放疫苗，只需要注射一次。而微針貼片，可以穿在手臂上，沒有疼痛或不適，將允許人們自我管理疫苗。
加州大學聖迭戈分校雅各布斯工程學院的納米工程教授Jon Pokorski說：“想象一下，如果疫苗貼片可以被送到我們最脆弱的人的郵箱里，而不是讓他們離開家，冒着暴露的風險，”他的團隊開發了製造植入物和微針貼片的技術。
Pokorski補充說：“如果診所能夠為那些很難出去打第二針的人提供一劑植入物，這將為更多的人提供保護，我們可以有一個更好的機會來阻止傳播。”
在測試中，該團隊的COVID-19候選疫苗通過植入物、微針貼片或一系列兩針的方式給小鼠注射。所有三種方法都在血液中產生了高水平的針對SARS-CoV-2的中和抗體。這一切都歸結於附着在納米粒子表面的刺突糖蛋白。Steinmetz的團隊選擇的這些片段之一，稱為表位，在SARS-CoV-2和原始SARS病毒之間幾乎是相同的。
Steinmetz實驗室的納米工程博士生Matthew Shin說：“在另一種致命的冠狀病毒中如此保守的表位，中和作用如此深刻，這一事實非常了不起。這給我們帶來了潛在的泛冠狀病毒疫苗的希望，它可以提供對未來大流行病的保護。”
這種特殊表位的另一個優勢是，它不受迄今已報道的任何SARS-CoV-2變異的影響。這是因為這個表位來自刺突糖蛋白的一個區域，該區域不直接與細胞結合。這與目前使用的COVID-19疫苗中的表位不同，後者來自刺突糖蛋白的結合區。這是一個發生了很多突變的區域。而其中一些突變使病毒更具傳染性。
Steinmetz實驗室的博士后研究員、該研究的第一作者Oscar Ortega-Rivera解釋說，來自非結合區的表位不太可能發生這些突變。“根據我們的序列分析，我們選擇的表位在SARS-CoV-2變體中是高度保守的。”
Ortega-Rivera說，這意味着新的COVID-19疫苗有可能對關注的變體有效，目前正在進行測試，看看它們對Delta變體有什麼影響。
“即插即用”的疫苗
讓Steinmetz對這種疫苗技術真正感到興奮的另一件事是它為製造新疫苗提供的多功能性。Steinmetz說：“即使這項技術沒有對COVID-19產生影響，它也可以迅速適用於下一個威脅，下一個病毒X。”
她表示，製作這些疫苗是“即插即用”的：分別從植物或細菌中培育出植物病毒或噬菌體納米顆粒，然後將目標病毒、病原體或生物標誌物的一部分附着在表面。
“我們使用相同的納米顆粒、相同的聚合物、相同的設備和相同的化學方法將所有東西放在一起。唯一的變量實際上是我們粘在表面的抗原，”Steinmetz說。
由此產生的疫苗不需要保持低溫。它們可以被包裝成植入物或微針貼片。或者，它們可以以傳統的方式通過注射直接給葯。
Steinmetz和Pokorski的實驗室已經在以前的研究中使用了這種配方來製造諸如HPV和膽固醇等疾病的候選疫苗。而現在他們已經證明，它對製造COVID-19候選疫苗也是有效的。
在進入臨床試驗之前，研究團隊還需測試這些疫苗是否能防止COVID-19及其變體和其他致命冠狀病毒的體內感染。