研究人员使用巧妙的筛选方法来加速疫苗的生产

　　新旧传染病继续造成毁灭性的损失，每年在世界各地造成约1 300万人死亡。

　　疫苗仍然是抵御致命病原体的最佳防线，现在亚利桑那州立大学生物设计研究所的研究人员凯瑟琳·赛克斯和斯蒂芬·约翰斯顿，以及德克萨斯大学西南医学中心的合著者迈克尔·麦奎尔，正在使用巧妙的功能筛选方法，试图加速生产更安全、更有效的新疫苗。

　　在最近发表在《蛋白质组学》杂志上的一项研究中，该研究小组使用高通量方法鉴定了一种免疫活性调节剂，这种调节剂天然存在于一种属于痘病毒科的不寻常病原体中。

　　副痘病毒感染在感染部位引起免疫细胞积聚;在宿主中直接筛选这种生物活性，可以分离出标记为B2的免疫调节剂。事实上，B2本身会引起皮肤注射部位的免疫细胞积聚。当添加到传统流感疫苗中时，B2可提高疫苗的保护能力。此外，即使在没有任何伴随的特异性抗原的情况下，免疫调节剂也显示出缩小癌性肿瘤大小的能力。

　　过去，发现疫苗的过程涉及随机选择自然减毒的病毒和细菌株，这些病毒和细菌株被发现对人类提供保护。这种方法的例子包括使用牛痘预防天花和使用减毒牛分枝杆菌(卡介苗)预防结核病。

　　近年来，许多疫苗仅使用特定病原体的特定部分来获得免疫力。这些所谓的亚单位疫苗比整个病原体疫苗有几个优点。例如，允许特定病原体逃避免疫检测的遗传成分，以及导致不必要的疫苗副作用的任何因素，都可能被筛除。通过仔细筛选，只有那些负责在宿主中引发保护性免疫反应的元素可以从病原体中提取出来，并重新组装成有效、更安全的亚单位疫苗。

　　在实践中，从一种病原体的全基因组中缩小有希望的候选亚基范围的过程往往是耗时、费力和令人困惑的。在目前的研究中，他们早期开发的策略，被称为表达文库免疫，扩展到开发一种方案，从具有任何感兴趣的生物学功能的致病基因组中寻找蛋白质编码片段-称为开放阅读框架(orf)。

　　这种简单但功能强大的技术利用宿主的免疫系统本身，迅速将任何致病基因组(病毒、真菌、细菌或寄生虫)减少到少数能够在宿主中提供保护的抗原。

　　这种体内技术的优势在于，它提供了一种快速筛选整个基因组的方法，搜索结果显示所需的免疫原性特征。以这种方式设计的疫苗的进入模式与宿主细胞的自然感染过程非常相似，这是对减毒活疫苗的改进。

　　这一有希望的方法已被有效地用于设计肝炎疫苗，并可能为开发针对包括艾滋病毒和埃博拉病毒在内的传统疫苗迄今未能实现的病原体的保护剂提供新的途径。

　　赛克斯说:“我们已经开发出一种方法来筛选针对特定疾病的保护性亚基。”“然而，这种更安全的疫苗设计比整个病原体设计的效力要小得多。我们需要的是一种方法，找到一种普遍有用的疫苗成分，有助于增强和控制免疫力。”

　　该小组选择了病原体禽副痘病毒(俗称Orf病毒)进行当前的实验，其中使用表达文库免疫技术筛选隐藏在病原体基因组中的免疫原性因子。

　　禽痘副病毒引起一种称为口蹄疫的高度传染性疾病，这种疾病在绵羊和山羊中普遍存在，并可能通过皮肤传播给接触这些动物的人，造成脓疱病变和结痂。

　　一旦该小组对副痘病毒的全基因组进行了测序，PCR就被用来扩增所有病毒的开放阅读框，这些阅读框编码了病毒的所有蛋白质。每个ORF包含一个基因组成分库，被编译成一个独特的高通量表达构建体，并随机分布到子库池中。这些池被直接送入小鼠体内进行体内表达。对所需活性的功能测试确定B2为免疫细胞积聚物。

　　在进一步的实验中，研究小组将B2L作为流感基因疫苗的添加剂或佐剂，以观察它是否能提高感染流感病毒的小鼠的存活率。与单独接种流感疫苗的对照组相比，联合免疫的小鼠确实显示出对流感的完全保护作用，而对照组的保护作用只有50%。

　　除了像口蹄疫这样的传染性病原体外，包括癌症在内的非传染性疾病也可能受到疫苗的防御。然而，到目前为止，肿瘤特异性抗原的发现一直令人沮丧。一种方法可能是使用非特异性免疫原性因子，如B2。

　　在目前的研究中，在没有疾病抗原的情况下，单独给予B2后，在小鼠模型中研究了两种形式的癌症。实验评估了B2提高生存率和缩小肿瘤大小的能力。在侵袭性黑色素瘤的情况下，肿瘤大小明显减小，生存率提高。对乳腺癌细胞系引起的感染给予B2也显示出肿瘤大小的适度但可测量的减少。

　　随着亚单位疫苗的日益普及，需要更有效的佐剂，这可以用来弥补这类疫苗与全病原体疫苗相比免疫原性的降低。类似于这里用于分离和评估B2的技术可能潜在地允许筛选生物体中任何基因编码活性的任何基因组。