牛!江苏疾控朱凤才团队完成新一代新冠基因工程疫苗概念设计

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牛!江苏疾控朱凤才团队完成新一代新冠基因工程疫苗概念设计

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江苏省疾病预防控制中心朱凤才教授团队联合中国科学院生物物理研究所王祥喜研究员团队、军事医学科学院微生物流行病研究所秦成峰研究员团队,在National Science Review影响因子 IF:16.7 在线刊登了“A proof of concept for neutralizing antibody-guided vaccine design against SARS-CoV-2”的研究型论著。

该研究对新型冠状病毒Spike (S)蛋白两个关键结构域RBD和NTD与其对应的全人源中和抗体FC08、FC05的结合位点、作用机制等进行了深入剖析,并提出了中和抗体“Cocktail”理念,设计了针对S蛋白RBD和NTD双组分亚单位新冠病毒新一代基因工程疫苗的概念设计并完成功能性验证。

本研究中的中和抗体FC08、FC05为朱凤才团队筛选得到,系从新冠病毒超级传播者恢复期外周血中分选并克隆出全人源单克隆抗体。其中,靶向NTD的单抗FC05和靶向RBD结构域的单抗FC08在sub-nM水平可高效中和新型冠状病毒。FC05和FC08被应用到中和抗体“Cocktail” 设计理念中,旨在靶向S蛋白不同结构域的表位,达到更高效的中和效果(Yao H, et.al Cell Res 2020a; Wang N, et al, Cell Res 2020b;)。FC08、FC05抗体的中和作用在细胞实验和动物模型也得到验证,发现其中和能力达到了1+1>2的协同作用效果。

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另外,基于冷冻电镜的结构分析,联合研究团队设计了RBD和NTD双组分亚单位新冠疫苗,在兔子和猕猴实验中验证了该疫苗诱导产生的中和抗体水平显著高于初代新冠疫苗。对猕猴的两针次免疫产生针对新冠病毒攻击的完全保护作用,且没有发生抗体依赖性增强现象。与S三聚体蛋白或S1亚单位疫苗相比,双组分疫苗具有三点优势:1)工艺简单、产量高,产能显著提升;2)富集并放大关键抗原表位信息,即:包含关键中和位点区域并减少非中和位点区域;3)优化免疫双组分抗原的比例,产生种类多样且丰度均衡的中和抗体。该论文于2020年9月5日在预印版在线发表。

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在WHO公布的初代新冠疫苗中,包括mRNA疫苗、DNA疫苗、载体类疫苗、亚单位蛋白疫苗、VLP疫苗等,多选用全长S蛋白或S蛋白的RBD作为抗原靶标,该疫苗选用S1蛋白的RBD和NTD双靶标可能是首创。美国Moderna公司第一代采用S蛋白靶标设计的新冠疫苗mRNA-1273获得紧急使用后,2021年研发的下一代mRNA-1283也转向了RBD和NTD的设计思路,佐证了该设计思路的前沿性和科学性。

2020年5月,朱凤才团队已完成对该疫苗的成果转化,与江苏瑞科生物技术有限公司、泰州医药高新技术产业园区管理委员会签署关于联合研制新冠疫苗研发的战略合作协议,在江苏省内首家启动了新一代重组新冠疫苗项目研发,近期将进入临床试验。

该研究提出的中和抗体指导的基于结构的设计理念为新冠药物开发与疫苗研发指明了方向。朱凤才指出,抗原靶标设计是抗原构象设计-研发技术平台-疫苗免疫方案三位一体疫苗研发创新理念的基石,理想的抗原靶标设计应包含尽可能多的中和位点区域并减少非中和位点区域,在提高疫苗免疫效果的同时降低免疫病理反应的安全性风险。这一设计理念将推动我国疫苗研发的提档升级,助力我国下一代自主创新疫苗进入世界前列。

江苏省疾控中心朱凤才教授、中科院生物物理研究所王祥喜研究员、军科院微生物流行病研究所秦成峰研究员为该论文的共同通讯作者;江苏省疾控中心张黎、高行素、郑滨洋、李靖欣,中科院生物物理所曹磊,军科院微生物流行病研究所邓永强为该文章的并列第一作者。

原文链接:

https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwab053/6191202?searchresult=1

相关链接:

Cell Res:王祥喜/秦成峰/朱凤才等开发新冠鸡尾疗法,更好的阻断病毒入侵https://www.nature.com/articles/s41422-020-00446-w

https://www.nature.com/articles/s41422-020-00444-y

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江苏疾控(微信号:jscdcwx)

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