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MIT開發奈米摺疊DNA疫苗平台 加速HIV、新冠病毒疫苗問世

2020.07.02 環球生技雜誌 / 記者 吳培安 編譯

MIT開發奈米摺疊DNA疫苗平台 盼加速HIV、新冠病毒疫苗問世 (圖片來源:麻省理工學院Twitter)

MIT開發奈米摺疊DNA疫苗平台 加速HIV、新冠病毒疫苗問世 (圖片來源:麻省理工學院Twitter)

6月30日,美國麻省理工學院(MIT)研究團隊表示,他們發明一種利用DNA摺紙(DNA origami)技術,將長鏈DNA摺疊為類似病毒的奈米微粒結構,並可將特定病毒的抗原以任意的密度鑲嵌其上。

在HIV病毒的體外實驗中,研究團隊發現這種設計能夠引起人類B細胞的強烈免疫反應,具有開發為廣用型病毒疫苗平台的潛力,可能也有機會適用於SARS-CoV-2病毒的疫苗開發。這項成果發表在《Nature Nanotechnology》上。

研究團隊資深作者之一、MIT哈佛布洛德研究所(Broad Institute of MIT and Harvard)教授Mark Bathe,在2016年開發出自動化設計、能夠精準計算及控制DNA長鏈摺疊的演算法,且讓他們可以任意的密度,在折疊後的結構接上各種分子,例如病毒抗原。

研究團隊將DNA長鏈摺疊成二十面體結構,近似於病毒顆粒的模樣,並將工程製作的HIV抗原,以各種間隔距離及密度嵌在上面。他們驚訝的發現,產生最強B細胞反應的奈米微粒,並不是抗原密度最高的,反而是表面僅有5個抗原、抗原間隔大約40 nm的微粒。

研究團隊資深作者之一、MIT柯克綜合癌症研究所副主任Darrell Irvine表示,科學家通常會預設抗原密度越高、B細胞產生的免疫反應越強,但實驗結果卻顯示,抗原之間離越遠的,B細胞反應卻增加。「這些類病毒微粒,使我們得以首次從根本探究免疫細胞辨識的分子機制。」

Irvine表示,這種粗略的設計,可望廣泛應用到各種致病的抗原上;Bathe則表示,這種平台能透過嵌上各種不同的病毒次單元抗原或胜肽,測試哪些抗原是最適合的疫苗標的。

近年來,許多科學家已經用各種合成微粒開發疫苗,例如聚合物(polymers)、脂質體(liposomes)、自我組合蛋白質(self-assembling proteins),而奈米尺寸微粒的疫苗,被視為能夠有效活化B細胞、產生免疫反應的途徑。不過研究團隊認為,這些技術沒辦法像DNA摺疊那般,精準的嵌上病毒蛋白。

研究團隊表示,利用DNA摺疊製作的HIV奈米疫苗候選,已經在臨床試驗中進行測試;此外,針對SARS-CoV-2製作的奈米疫苗,也已經在體外實驗、老鼠實驗中測試,期盼在未來也能應用在其他種類的冠狀病毒,以及茲卡病毒等疫苗的開發上。

 

參考資料:
https://www.genengnews.com/news/dna-origami-vaccine-particles-developed-against-hiv-and-potentially-sars-cov-2/

 

論文連結:
https://doi.org/10.1038/s41565-020-0719-0

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