麻省理工设计出可以快速生产和应用的可编程RNA疫苗

工程师们已经设计了可以快速生产和应用的可编程的RNA疫苗，在小白鼠身上的测试中，该疫苗已被能证明有效对抗埃博拉病毒、甲型H1N1流感、和弓形虫。它们也可以被有效地用来对抗其他传染病和癌症。

疫苗由被称为信使RNA的遗传物质链组成，它可以被设计为任何病毒，细菌，或寄生蛋白的编码。它被翻译成引起宿主免疫反应的蛋白质，除了针对感染性疾病，研究人员正在使用这种方法来制造癌症疫苗，将教免疫系统识别和摧毁肿瘤。

“这种纳米药物制剂的方法允许我们在七天以内制造出对抗新疾病的疫苗，让潜在的应对突发疫情或进行快速的修改和改进。”Daniel Anderson说，他是麻省理工学院化学工程系副教授及麻省理工学院科赫综合癌症研究所及医学工程与科学研究所的成员(IMES)。

Anderson是一位资深的医学专家，他的一片关于描述新疫苗的文章在美国国家科学院学报的2016年7月4日的周刊上发表。这个项目是由Jasdave Chahal领导的，他是麻省理工学院怀特海生物医学研究所的博士后，和在科赫研究所的博士后Omar Khan，都是该论文的第一作者。

大多数传统疫苗是由一种病毒或其他病原体的灭活形式组成的，这些疫苗通常需要很长时间来生产，其他的疫苗通常由微生物产生的蛋白质组成，但这些并不总是引起强烈的免疫反应，需要研究人员寻求一种佐剂(一种增强反应的化学物质)。

RNA疫苗是有吸引力的，因为他们诱导宿主细胞产生很多它们编码的蛋白质的副本，这会比把蛋白质接种到体内引起更强烈的反应，使用信使RNA分子作为疫苗的想法已经存在了大约30年，但是一直以来找到一个安全和有效的方式来提供他们是主要障碍之一。

Khan决定把RNA疫苗包入一个由被称为树枝状聚合物的支链分子组成的纳米粒，这种材料的一个主要优点是，研究人员可以给它一个临时的正电荷，这样可以允许它与带负电荷的RNA形成密切的联系。khan还可以控制最终结构的大小和模式。通过诱导RNA折叠树状结构本身的许多倍，Khan生产直径约150纳米的球形疫苗颗粒。这使它们的大小与许多病毒相似，使这些粒子进入细胞，通过利用病毒用于这个目的的相同的表面蛋白。通过定制的RNA序列，研究人员可以设计出几乎所有他们想要的蛋白质的疫苗。RNA分子还包括RNA扩增的指令，从而使细胞产生更多的蛋白质。该疫苗的设计是通过肌肉注射，使其易于管理。一旦颗粒进入细胞，RNA被翻译成被释放并刺激免疫系统的蛋白质。明显，疫苗能够刺激两个武器的免疫系统—— T细胞应答和抗体应答。

“无论我们选择什么样的抗原，我们都能够驱动完整的抗体和T细胞反应。” Khan说。

研究人员还认为，他们的疫苗将比科学家们正在寻求的另一种替代方法DNA疫苗更安全，因为与DNA不同，RNA不能被整合到宿主基因组中，并导致突变。

“这个快速创建一个完全合成配方的疫苗的选择是可以有效地作为对目前可利用的疫苗政策的重要补冲，”Hidde Ploegh说，他是麻省理工学院生物学教授，怀特海研究所成员，并且是一篇文章的作者，曾经补充说，这将是重要的，从评估安全性和成本来说。

快速设计和制造这些疫苗的能力可能是特别有利于对抗流感，因为最常见的流感疫苗的制造方法，需要在鸡蛋内生长的病毒，那得花费几个月，这意味着当一个意想不到的流感病毒株出现，如造成2009大流行的H1N1病毒，是没有办法快速生产疫苗。

“通常一种疫苗在可使用时，事在疫情结束后很长一段时间，”Chahal说。“我们认为，我们可以在一个真正的爆发的过程中成为介入。”

Khan 和 Chahal计划创建一个公司运营和商业化这种技术。除了他们已经设计的疫苗，他们希望创造出对抗寨卡病毒和莱姆病的疫苗。

他们还致力于癌症疫苗。在最近的一次由科赫研究所举办的 "Mission: Possible"竞赛， Khan 和 Chahal是一个最终退出竞赛的团队的一部分，因为外面的一个投资者，高等医学研究基金会，提供支持给他们。

对于这个项目，研究人员设计的疫苗，目标基因，通常只在胚胎发育过程中打开。这些基因，在成人中处于休眠状态，经常被一种称为非小细胞肺肿瘤的癌症所激活。

“我们都很兴奋，对于这种新方法的潜力，提供了一种新的疫苗接种方式，”Robert Langer说，他是麻省理工学院的戴维·H·科赫学院的教授兼作家。