對抗新冠肺炎：三角研究人員研發出潛在的可吸入疫苗

研究人員創造了一種可吸入的 COVID-19 疫苗，該疫苗在室溫下可穩定保存長達三個月，專門有效地針對肺部，並允許透過吸入器自行給藥。

The researchers also found that the delivery mechanism for this vaccine – a lung-derived exosome called LSC-Exo – is more effective at evading the lung's mucosal lining than the lipid-based nanoparticles currently in use, and can be used effectively with protein-based疫苗.

北卡羅來納州立大學Randall B. Terry Jr. 再生醫學傑出教授、北卡羅來納州立大學/北卡羅來納大學教堂山分校生物醫學工程系教授Ke Cheng 與北卡羅來納大學教堂山分校和杜克大學的同事一起領導了這項研究疫苗原型的開發從概念驗證到動物研究。

「我們想要解決與疫苗交付相關的幾個挑戰，」程說。 「首先，透過肌肉注射注射疫苗進入肺部系統的效率較低，因此會限制其功效。吸入疫苗將增加其對抗 COVID-19 的功效。

「其次，目前配方中的 mRNA 疫苗需要冷藏並需要經過培訓的醫務人員來運送。一種在室溫下穩定且可以自行注射的疫苗將大大減少患者的等待時間以及大流行期間醫療行業的壓力。然而，為了使其通過吸入發揮作用，有必要重新制定輸送機制。

為了將疫苗直接輸送到肺部，研究人員使用了由肺球狀細胞（LSC）分泌的外泌體（Exo）。外泌體是奈米大小的囊泡，最近被認為是一種極好的藥物傳遞手段。

首先，研究人員研究了 LSC-Exo 是否能夠在整個肺部輸送蛋白質或 mRNA「貨物」。研究人員將 LSC-Exo 的分佈和保留與類似於目前用於 mRNA 疫苗的脂質奈米顆粒的奈米顆粒進行了比較。在一篇論文中 細胞外囊泡研究人員證明，與合成脂質體顆粒相比，肺源性奈米顆粒在將 mRNA 和蛋白質貨物遞送到細支氣管和深層肺組織方面更有效。

接下來，研究人員透過用來自LSC-Exo 的一部分刺突蛋白（稱為受體結合域或RBD）裝飾LSC-Exo 的外部，創建並測試了一種可吸入的、基於蛋白質的病毒樣顆粒( VLP) 疫苗。描述該研究的論文發表於 自然生物醫學工程.

「疫苗可以透過多種方式發揮作用，」程說。 「例如，mRNA 疫苗會向你的細胞傳遞一個腳本，指示它產生針對刺突蛋白的抗體。另一方面，這種 VLP 疫苗將一部分刺突蛋白引入體內，觸發免疫系統產生針對刺突蛋白的抗體。

在囓齒動物模型中，RBD 修飾的 LSC-Exo 疫苗 (RBD-Exo) 引發了 RBD 特異性抗體的產生，並在註射兩劑疫苗後保護囓齒動物免受活 SARS-CoV-2 感染。此外，RBD-Exo 疫苗在室溫下保持穩定三個月。

研究人員指出，雖然這項工作很有希望，但外泌體的大規模生產和純化仍有挑戰。 LSC 是用於生成 RBD-Exo 的細胞類型，目前正由同一研究人員進行 I 期臨床試驗，用於治療退化性肺病患者。

「吸入式疫苗將賦予黏膜和全身免疫，更方便儲存和分發，並且可以大規模自我注射，」程說。 “因此，儘管擴大生產仍面臨挑戰，但我們相信這是一種有前途的疫苗，值得進一步研究和開發。”

這項工作得到了美國國立衛生研究院和美國心臟協會的支持。北卡羅來納州立大學已就這些出版物中報道的技術申請了臨時專利，該專利權已獨家授權給由程共同創立的北卡羅來納州新創公司 Xsome Biotech。

(C) 北卡羅來納州立大學

原文來源： WRAL 技術線