北京時(shí)間10月2日，備受矚目的“2023年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)”被授予科學(xué)家drew weissman和katalin karikó，以表彰他們?cè)趍rna疫苗領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。
在新冠爆發(fā)之前，mrna疫苗對(duì)大多數(shù)人來說還是一個(gè)相對(duì)陌生的概念。這種疫苗是通過編碼病原體某個(gè)蛋白組分的基因序列的mrna，在體內(nèi)表達(dá)成蛋白質(zhì)進(jìn)行抗原呈遞，并具有自佐劑作用。相比其他疫苗，mrna疫苗具有“即插即用”的優(yōu)勢(shì)，只需知道病原體結(jié)構(gòu)蛋白的基因序列就可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。此外，它還能在體內(nèi)引發(fā)強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答，并產(chǎn)生高滴度的抗體。接下來，讓我們一起看看兩位諾獎(jiǎng)得主在2018年發(fā)表的一篇文章[1]，以更好的理解mrna疫苗到底有多牛！
這篇文章對(duì)mrna疫苗的研究非常全面:
涉及了流感疫苗、hiv疫苗和寨卡疫苗
包含小鼠和靈長(zhǎng)類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
從體液應(yīng)答和細(xì)胞免疫應(yīng)答等方面對(duì)疫苗進(jìn)行評(píng)估
m1ψ-mrna-lnp
可長(zhǎng)時(shí)間有效地生產(chǎn)蛋白質(zhì)
1-甲基假尿苷（m1ψ）修飾mrna，可以防止mrna疫苗在體內(nèi)產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，同時(shí)還能提高蛋白質(zhì)的表達(dá)效率。這是兩位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者對(duì)mrna疫苗做出的重要改進(jìn)之一。接下來，我們來看一下這種改進(jìn)帶來的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
圖1.相對(duì)與未修飾的mrna-lnp，編碼熒光素酶（luc）的m1ψ-mrna-lnp的翻譯水平較高，并可以維持13天的蛋白質(zhì)表達(dá)
小鼠細(xì)胞免疫評(píng)估
圖2.相比于對(duì)照mrna、滅活流感病毒疫苗以及未修飾mrna疫苗，m1ψ修飾的ha mrna疫苗（編碼流感病毒ha蛋白）能產(chǎn)生更強(qiáng)的抗原特異性cd4+細(xì)胞免疫應(yīng)答
對(duì)于cd8+細(xì)胞免疫應(yīng)答結(jié)果也類似。ha mrna疫苗免疫后，總脾gc（生發(fā)中心）b細(xì)胞大幅增加（約8-59倍），單次免疫后8天脾漿細(xì)胞的數(shù)量也增加，并顯著增加了脾臟中tfh細(xì)胞（濾泡輔助性t細(xì)胞）總數(shù)
小鼠抗體評(píng)估
流感疫苗誘導(dǎo)的抗體滴度主要通過血凝抑制（hai）測(cè)定法來測(cè)量。在這種方法種，1:40的體外hai滴度被認(rèn)為可以保護(hù)人類免受流感感染。在接種ha mrna疫苗單次免疫后，在2周觀察到640的hai滴度，在4周時(shí)這個(gè)數(shù)值增加到2000。
圖3.在體液免疫應(yīng)答方面，mrna疫苗所產(chǎn)生的抗體滴度是最高的，并且能持續(xù)至少一年不降低
在靈長(zhǎng)類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，編碼寨卡病毒prm-e蛋白的mrna疫苗，也產(chǎn)生了持續(xù)一年的高滴度抗體。
抗體親和力測(cè)定
由于tfh細(xì)胞促進(jìn)親和力成熟，小鼠單次免疫h(yuǎn)a mrna疫苗后多克隆抗體的親和力是重要表征模型。而高滴度不一定意味著高親和力，所以在這篇文章中，作者使用賽多利斯octet® 非標(biāo)記分子互作系統(tǒng)來檢測(cè)血清中多克隆抗體的親和力！首先使用amc傳感器（anti-mouse igg）固化血清中的抗體，與31.25nm的ha進(jìn)行結(jié)合解離，并用ph2.5的甘氨酸進(jìn)行再生，然后用1:1模型擬合獲得kd值（平衡解離常數(shù)）。
在接種疫苗2周后，產(chǎn)生的抗體親和力隨著接種時(shí)間增加而增加，4周的時(shí)候kd值為362pm,8周的時(shí)候?yàn)?pm。相比之下，使用未修飾的mrna或滅活的流感病毒顆粒免疫的小鼠中抗體的親和力低得多。tfh細(xì)胞反應(yīng)通過體細(xì)胞超突變驅(qū)動(dòng)親和力成熟；但是需要進(jìn)一步對(duì)ig可變基因進(jìn)行測(cè)序，并檢測(cè)純化的單克隆抗體的親和力。
圖4.octet® 測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：mrna疫苗免疫時(shí)間越長(zhǎng)，抗體親和力越高；縱坐標(biāo)為kd值（單位nm）
圖5.相對(duì)于未修飾的mrna疫苗（中）和滅活疫苗（右），修飾的mrna疫苗（左）的親和力最高
高親和力抗體的產(chǎn)生是中和多種病原體的基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究證明了m1ψ-mrna-lnp疫苗能夠產(chǎn)生針對(duì)流感病毒、zikv和hiv-1的高滴度、高親和力和持續(xù)性中和抗體的能力。
輝瑞和biontech的mrna疫苗（bnt162b2）
卡里科博士作為biontech公司的高級(jí)副總裁，在新冠爆發(fā)后，引領(lǐng)了新冠mrna疫苗的問世。
它是一個(gè)大規(guī)模使用的新冠mrna疫苗。在其遞交給歐洲藥物管理局（ema）的評(píng)估報(bào)告[2]和發(fā)表的nature研究性文章[3]中均提到：
利用octet® 非標(biāo)記分子互作系統(tǒng)（bli技術(shù)）來測(cè)定mrna表達(dá)產(chǎn)物的結(jié)合活性。通過生物傳感器分別固化ace2和抗體，與293t細(xì)胞中表達(dá)的不同濃度的s蛋白（疫苗表達(dá)產(chǎn)物）進(jìn)行親和力測(cè)定。兩者的親和力均在nm級(jí)別，符合正常s蛋白與受體及中和抗體的結(jié)合能力，并以此作為疫苗功能確認(rèn)的指標(biāo)之一。
在其公布臨床前研究中可發(fā)現(xiàn)，該疫苗編碼的是s蛋白，其中986/987位氨基酸殘基突變成了脯氨酸，與野生型s蛋白相比，不會(huì)與細(xì)胞膜融合，維持了融合前構(gòu)象。該疫苗的表達(dá)產(chǎn)物保持了與受體ace2以及一種rbd中和抗體的親和力。同時(shí)，還同時(shí)設(shè)計(jì)了其他序列，一起與bnt162b2平行比較，最終選擇了bnt162b2作為候選mrna新冠疫苗。
我們都知道，從分子生物學(xué)的角度來看，rna是一種非常不穩(wěn)定的分子。然而，通過幾十年的技術(shù)積累，科學(xué)家們成功的將rna做成一類疫苗，并在新冠疫情種拯救了數(shù)以千萬計(jì)的生命。這也就是為什么這次諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)眾望所歸的原因吧。
你知道嗎？連續(xù)四年的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者都曾使用octet® 非標(biāo)記分子互作系統(tǒng)進(jìn)行研究，并發(fā)表了文章：
2020-2022
好馬配好鞍，推薦兩個(gè)來自2022年諾獎(jiǎng)得主的實(shí)驗(yàn)神器！
2021諾貝爾獎(jiǎng)得主教你用bli技術(shù)“感知痛覺”！
2020諾獎(jiǎng)獲得者教你做分子互作競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)
使用octet® 非標(biāo)記分子互作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)？
非標(biāo)記direct binding是趨勢(shì)，它的親和力測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)確
快速測(cè)定親和力，更加定量化對(duì)互作進(jìn)行表征
無洗滌步驟，可測(cè)弱親和力（解離快）
測(cè)試時(shí)間短，一般10-20分鐘，更快拿到結(jié)果
實(shí)驗(yàn)形式多樣化：定性，兩者結(jié)合，協(xié)同/競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)，垂釣
寫入了美國(guó)藥典，文章多于13,000篇，認(rèn)可度廣
萬金油技術(shù)，可以用于檢測(cè)dna、小分子、蛋白等各種生物分子
使用方便，成本相對(duì)低，對(duì)粗樣品耐受性好；比如本文就直接檢測(cè)小鼠血清抗體
通量大；本文就用octet® 檢測(cè)了十幾個(gè)小鼠樣本（多濃度）
生物層干涉技術(shù)應(yīng)用文集
——病毒學(xué)基礎(chǔ)研究及藥物研發(fā)
下載文檔
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