Only Perception: 設計接種新方法提供立即免疫力

2009-05-03

設計接種新方法提供立即免疫力

Scientists engineer new type of vaccination that provides instant immunity
http://www.physorg.com/news155239090.html

March 2nd, 2009

這些實驗，到目前為止僅在老鼠身上完成，顯然克服了接種疫苗的一大缺點 -- 為了對抗病原體，免疫力需要花上數日或甚至數週的延遲時間來建立。這種新接種方法可能用來提供立即的保護，對抗由病毒、細菌、癌症甚至致命性毒素所引起的疾病。

這項研究已發表在 2009 3/2 當週的 PNAS 線上早期版。

這個團隊，由 Scripps 教授 Carlos Barbas, III, Ph.D. 所領導，在老鼠身上以黑色素瘤或結腸癌試驗這種接種方法 -- 稱為共價免疫（covalent immunization）。

科學家們為這些老鼠注射一種化學物質，那經過特殊設計以觸發一種可程式化且「普適的（universal）」免疫反應。他們還開發了其他化學物質，「配接器（adapter，轉接器、適配器、接合器、連接器、引子）」分子，那能識別特定癌細胞。一但注射到動物身上，配接器分子會與抗體自我組裝以創造出共價的抗體--配接器複合體（antibody-adapter complexes）。

"在我們疫苗當中的抗體被設計成惰性（inertly，非活性地）循環，直到它們收到來自特製小型分子的指令而變成主動對抗某一特定目標，" Barbas 說。"這種方法的優點是，它開啟了這種可能性：已經「裝填」了抗體，並準備在注射或吞服藥丸後動作。不管目標是癌細胞、流感病毒或炭疽這樣的毒素（士兵或甚至是平民族群也許在生物恐怖主義攻擊期間都得要面對）都能應用。

只有那些接受疫苗與配接器化合物的老鼠才會對癌細胞產生一種立即的免疫攻擊，那導致顯著的腫瘤生長抑制。這是第一次有這種共價疫苗成功地被設計出來並經過測試 -- 通常，抗體不會在這種共價風格與化學物質結合。

目前的研究建立在 Barbas 實驗室過去幾年所從事的、經化學程式化之單株抗體（monoclonal antibodies）-- 一種由該小組所發明的新療法 -- 的研究上。在這類療法中，小型、瞄準細胞的（cell-targeting）分子以及非針對性催化的（non-targeting catalytic）單株抗體會自我組裝以瞄準病原體。

來自單一複製的 B 細胞 -- 這種免疫細胞會製造抗體 -- 的單株抗體在實驗室中被製造出來以結合至某種特定物質。三項臨床試驗目前由 Pfizer 進行中以測試這種新療法在癌症與糖尿病當中的療效。在抗體--配接器複合體當中的抗體經過改造，以使它們自己與配接器分子相連。

尋找完美的接種（Ideal Vaccination）

在控制某些疾病上，實行疫苗接種已非常成功，不過這裡有一些缺點。疫苗開發能成為一種「憑經驗猜測的遊戲（educated guessing game）」 -- 以流感為例，科學家必須研究全世界的爆發模式以便預料哪一類流感會襲擊某一特定地區。此外，最普通的接種策略用的是全蛋白質、病毒或其他複雜的免疫原（immunogens） -- 不只有被免疫系統所識別之巨分子的特定部位 -- 以引起免疫反應，那導致被浪費的免疫活性。接著是身體自己的動力學（kinetics） -- 它對免疫原發動疾病相關免疫反應所花的時間限制了免疫力可被實現的速度。最後，在對基於生物學之疫苗發動強烈免疫反應的能力
在控制某些疾病上，實行疫苗接種已非常成功，不過這裡有一些缺點。疫苗開發能成為一種「憑經驗猜測的遊戲（educated guessing game）」 -- 以流感為例，科學家必須研究全世界的爆發模式以便預料哪一類流感會襲擊某一特定地區。此外，最普通的接種策略用的是全蛋白質、病毒或其他複雜的免疫原（immunogens） -- 不只有被免疫系統所識別之巨分子的特定部位 -- 以引起免疫反應，那導致被浪費的免疫活性。接著是身體自己的動力學（kinetics） -- 它對免疫原發動疾病相關免疫反應所花的時間限制了免疫力可被實現的速度。最後，在老化相關的衰退中，對生物學疫苗發動強烈免疫反應的能力，使這類疫苗效力呈現出另一種挑戰。

Barbas 基於化學的 -- 而非基於生物學的 -- 疫苗發展方法對付其中許多挑戰。

"當我們設計某種抗體--配接器化合物時，我們確知道該化合物將與何種東西反應，在這種意義上，我們的方法不同於傳統疫苗方法，" Barbas 說。"其重要性最好以 HIV 為例。在目前的疫苗中，許多抗體都被產生來對抗 HIV，但絕大部份都無法以該病毒的活性部位為目標。"

在不久的將來 Barbas 將應用其共價接種方式來對抗 HIV、癌症與目前疫苗不存在的傳染性疾病。一個特別的焦點將會是創造專屬這些疾病的配接器分子。Barbas 表示基於化學疫苗的方法尚未被探索，而且也許能提供良機給疫苗學，使疫苗學的棘手區域有所進展。

※ 相關報導：

＊ Instant immunity through chemically programmable vaccination and covalent self-assembly
http://www.pnas.org/content/106/11/4378.abstract

Mikhail Popkov, Beatriz Gonzalez, Subhash C. Sinha and
Carlos F. Barbas III
PNAS March 17, 2009 vol. 106 no. 11 4378-4383
Free via Open Access: OA
doi: 10.1073/pnas.0900147106