加州大学圣迭戈分校雅各布斯工程学院的纳米工程教授和纳米免疫工程中心主任Nicole Steinmetz说：“我们的疫苗技术令人激动的是它具有热稳定性，所以它可以很容易地到达那些不可能建立超低温冷冻库或让卡车带着这些冷冻库到处行驶的地方。”
9月7日发表在《美国化学学会杂志》上的一篇论文中详细介绍了这些疫苗。研究人员创造了两种COVID-19候选疫苗。一种是由一种植物病毒制成的，称为豇豆花叶病毒。另一种是由一种细菌病毒或噬菌体制成的，称为Q beta。
两种疫苗都是使用类似的配方制作的。研究人员利用豇豆植物和大肠杆菌分别以球状纳米粒子的形式培育出数百万份植物病毒和噬菌体。研究人员收获了这些纳米颗粒，然后将一小块SARS-CoV-2的刺突糖蛋白附着在表面。成品看起来像感染性病毒，因此免疫系统可以识别它们，但它们在动物和人类中没有感染性。附着在表面的一小块刺突糖蛋白是刺激身体产生针对冠状病毒的免疫反应的原因。
研究人员指出，使用植物病毒和噬菌体来制作疫苗有几个优点。首先，它们可以很容易和廉价地大规模生产。Steinmetz说：“种植植物相对容易，涉及的基础设施也不是太复杂。而且使用细菌进行发酵已经是生物制药行业的一个成熟过程。”
另一个大的优势是，植物病毒和噬菌体纳米颗粒在高温下非常稳定。因此，这些疫苗可以储存和运输，而不需要保持低温。它们还可以通过使用热量的制造过程。该团队正在使用这种工艺将他们的疫苗包装成聚合物植入物和微针贴片。这些工艺涉及将候选疫苗与聚合物混合，并在接近100摄氏度的温度下将它们融化在一起。能够从一开始就将植物病毒和噬菌体纳米颗粒与聚合物直接混合，使得制造疫苗植入物和贴片变得简单而直接。
其目的是让人们有更多的选择来获得COVID-19疫苗，使其更容易获得。植入物被注射到皮肤下，在一个月内缓慢释放疫苗，只需要注射一次。而微针贴片，可以穿在手臂上，没有疼痛或不适，将允许人们自我管理疫苗。
加州大学圣迭戈分校雅各布斯工程学院的纳米工程教授Jon Pokorski说：“想象一下，如果疫苗贴片可以被送到我们最脆弱的人的邮箱里，而不是让他们离开家，冒着暴露的风险，”他的团队开发了制造植入物和微针贴片的技术。
Pokorski补充说：“如果诊所能够为那些很难出去打第二针的人提供一剂植入物，这将为更多的人提供保护，我们可以有一个更好的机会来阻止传播。”
在测试中，该团队的COVID-19候选疫苗通过植入物、微针贴片或一系列两针的方式给小鼠注射。所有三种方法都在血液中产生了高水平的针对SARS-CoV-2的中和抗体。这一切都归结于附着在纳米粒子表面的刺突糖蛋白。Steinmetz的团队选择的这些片段之一，称为表位，在SARS-CoV-2和原始SARS病毒之间几乎是相同的。
Steinmetz实验室的纳米工程博士生Matthew Shin说：“在另一种致命的冠状病毒中如此保守的表位，中和作用如此深刻，这一事实非常了不起。这给我们带来了潜在的泛冠状病毒疫苗的希望，它可以提供对未来大流行病的保护。”
这种特殊表位的另一个优势是，它不受迄今已报道的任何SARS-CoV-2变异的影响。这是因为这个表位来自刺突糖蛋白的一个区域，该区域不直接与细胞结合。这与目前使用的COVID-19疫苗中的表位不同，后者来自刺突糖蛋白的结合区。这是一个发生了很多突变的区域。而其中一些突变使病毒更具传染性。
Steinmetz实验室的博士后研究员、该研究的第一作者Oscar Ortega-Rivera解释说，来自非结合区的表位不太可能发生这些突变。“根据我们的序列分析，我们选择的表位在SARS-CoV-2变体中是高度保守的。”
Ortega-Rivera说，这意味着新的COVID-19疫苗有可能对关注的变体有效，目前正在进行测试，看看它们对Delta变体有什么影响。
“即插即用”的疫苗
让Steinmetz对这种疫苗技术真正感到兴奋的另一件事是它为制造新疫苗提供的多功能性。Steinmetz说：“即使这项技术没有对COVID-19产生影响，它也可以迅速适用于下一个威胁，下一个病毒X。”
她表示，制作这些疫苗是“即插即用”的：分别从植物或细菌中培育出植物病毒或噬菌体纳米颗粒，然后将目标病毒、病原体或生物标志物的一部分附着在表面。
“我们使用相同的纳米颗粒、相同的聚合物、相同的设备和相同的化学方法将所有东西放在一起。唯一的变量实际上是我们粘在表面的抗原，”Steinmetz说。
由此产生的疫苗不需要保持低温。它们可以被包装成植入物或微针贴片。或者，它们可以以传统的方式通过注射直接给药。
Steinmetz和Pokorski的实验室已经在以前的研究中使用了这种配方来制造诸如HPV和胆固醇等疾病的候选疫苗。而现在他们已经证明，它对制造COVID-19候选疫苗也是有效的。
在进入临床试验之前，研究团队还需测试这些疫苗是否能防止COVID-19及其变体和其他致命冠状病毒的体内感染。
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