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让疫苗像鸡蛋一样长“壳”


    对此,唐睿康称,生物矿化可提高疫苗的热稳定性并初步实现常温保存一周的目标。

    但他也道出了缺陷,因为许多疫苗缺乏生物矿化能力,需要通过对矿化蛋白结构的解析,将模拟矿化蛋白的成核多肽嵌入到疫苗表面,从而赋予其矿化能力。

    换句话说,许多疫苗不具备主动的生物矿化能力,需要通过人工干预、嵌入的方式赋予其能力,这与自然界的生物矿化的主动行为还是有差距,这就需要从“授人以鱼”到“授人以渔”。

    唐睿康从联合基因工程和生物矿化制备热稳定疫苗上进行了阐述。通过对EV71(肠道病毒)以及疫苗的生物学观测显示,因为基因工程病毒疫苗的空斑心态和生长曲线等基本生物学特征没有发生明显改变。通过反向遗传学手段在疫苗表面引入成核多肽,携带成核多肽的基因工程病毒疫苗具有自矿化能力。

    结果显示,病毒疫苗EV71-W6具有磷酸钙自矿化能力,且此矿化能力具有可遗传性;自矿化能够形成具有pH敏感纳米磷酸钙外壳。自矿化病毒疫苗的热稳定性上,体内和体外实验都证实磷酸钙矿化病毒EV71-W6-CaP具有显著增强的热稳定性,37℃存放7天后仍能有效诱导小鼠产生体液和细胞免疫。

    提高疫苗热稳定性再探索

    磷酸钙矿化的试验结果显示,其热稳定性在常温下虽然可以保存一周左右,但随着温度提升,其耐热性要求也需进一步提高。“这种方式的效果有限。”唐睿康说。

    唐教授表示,经过进一步研究发现,二氧化硅大量存在于热带植物和耐热微生物中,暗示其在提高耐热性中的重要作用。同时,二氧化硅也是一种生物亲和性极好的生物矿物,可以提高各酶和蛋白质等生物制品的热稳定性。利用硅矿化策略,在疫苗表面二氧化硅纳米层改善热稳定性。

    据此理论,唐睿康介绍了一种疫苗硅矿化研究路径,即在病毒疫苗表面通过原位硅矿化引入二氧化硅外壳,该外壳是由无定形水合态的二氧化硅纳米簇构成。

    经过研究发现,硅矿化病毒疫苗的生物性质:在热稳定性上,二氧化硅可以显著提高EV71病毒的热稳定性,进一步研究表明二氧化硅可以抑制高温引起的病毒蛋白构象改变及抑制内部RNA的释放。体内免疫:二氧化硅外层显著提高EV71病毒疫苗的热稳定性,室温储存一个月或42℃储存4天后仍能有效刺激机体产生体液免疫和细胞免疫。

    唐教授称,生物矿化解决病毒应用问题,诸如基因治疗载体、基因工程疫苗、预防和治疗肿瘤、遗传病、传染病等领域。但应用中的主要问题集中在转染效率低、受体依赖免疫清除、改进策略的选择等。

    “但生物矿化无疑提高病毒转染效率,和病毒感染受体缺陷细胞的效率,为病毒疫苗的改进提供了全新的策略,我们可以通过功能材料实现对病毒的功能化,还可以实现简单、有效、低成本。”唐教授说。


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