穗状铁蛋白纳米颗粒Covid-19疫苗

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美国陆军最近开发了一种基于铁蛋白纳米颗粒平台的SARS-CoV-2亚单位疫苗,其表面显示出融合前稳定的尖峰[1]。穗状蛋白经过修饰,在铁蛋白分子上产生稳定的穗状三聚体形成。SARS-CoV-2的武汉-湖北1号菌株的稳定的融合前穗状蛋白通过基因连接形成铁蛋白融合重组蛋白,自然形成穗状铁蛋白纳米颗粒(SpFN)。铁蛋白是一种天然存在的、无处不在的、携带铁的蛋白质,它能自我聚合成一个24个单位的球形颗粒,目前正在两个一期临床试验(NCT03186781,NCT03814720)中被评估为流感的疫苗平台,另外两个试验处于招募阶段,用于治疗爱泼斯坦-巴尔病毒(NCT04645147)和H10流感(NCT04579250)。

沃尔特-里德陆军研究所(WRAIR)报告了最近发表的一系列临床前研究结果,显示穗状铁蛋白纳米颗粒(SpFN)COVID-19疫苗不仅引起了强有力的免疫反应,而且还可能对令人担忧的SARS-CoV-2变种以及其他冠状病毒提供广泛的保护。报告说:”这种疫苗在COVID-19疫苗领域脱颖而出。冠状病毒穗状蛋白在多面纳米粒子上的重复和有序显示可能会刺激免疫力,从而转化为明显更广泛的保护。”

WRAIR新兴传染病处(EIDB)的科学家们开发了基于铁蛋白平台的SpFN纳米粒子疫苗,作为前瞻性的 “泛SARS “战略的一部分,该战略旨在应对当前的大流行病,并作为第一道防线,应对令人担忧的变种和未来可能出现的类似病毒。

与其他纳米载体如脂质体、介孔二氧化硅和环糊精相比,铁蛋白作为一种典型的蛋白质纳米笼,由于其固有的空腔大小、良好的水溶性和生物相容性,在食品、营养和医药领域受到了广泛关注[2]。此外,铁蛋白纳米笼还可以作为一个多功能的生物模板,用于合成各种纳米颗粒。最近,科学家们探索了铁蛋白纳米笼的结构,通过利用其独特的可逆拆分和重新组装的特性和生物矿化作用来封装和传递客体分子,如营养物质、生物活性分子、抗癌药物和矿物金属离子。

(A) 铁蛋白的结构及其外径/内径。(B) 铁蛋白亚单位结构的图形表示。(C) 铁蛋白的亚单位间界面和两个不同界面的孔隙大小。[2]

[1] Carmen, J.M., Shrivastava, S., Lu, Z. et al. SARS-CoV-2 ferritin nanoparticle vaccine induces robust innate immune activity driving polyfunctional spike-specific T cell responses. npj Vaccines 6, 151 (2021). https://doi.org/10.1038/s41541-021-00414-4

[2] Zhang C, Zhang X, Zhao G. Ferritin Nanocage: A Versatile Nanocarrier Utilized in the Field of Food, Nutrition, and Medicine. Nanomaterials (Basel)10(9):1894 (2020).doi:10.3390/nano10091894

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