2023年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)告訴您:親和力測(cè)定很重要,!
北京時(shí)間10月2日,,備受矚目的“2023年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)”被授予科學(xué)家Drew Weissman和Katalin Karikó,以表彰他們?cè)趍RNA疫苗領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。
在新冠爆發(fā)之前,mRNA疫苗對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)還是一個(gè)相對(duì)陌生的概念,。這種疫苗是通過(guò)編碼病原體某個(gè)蛋白組分的基因序列的mRNA,在體內(nèi)表達(dá)成蛋白質(zhì)進(jìn)行抗原呈遞,,并具有自佐劑作用,。相比其他疫苗,mRNA疫苗具有“即插即用”的優(yōu)勢(shì),,只需知道病原體結(jié)構(gòu)蛋白的基因序列就可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。此外,,它還能在體內(nèi)引發(fā)強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答,,并產(chǎn)生高滴度的抗體。接下來(lái),,讓我們一起看看兩位諾獎(jiǎng)得主在2018年發(fā)表的一篇文章[1],,以更好的理解mRNA疫苗到底有多牛!
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這篇文章對(duì)mRNA疫苗的研究非常全面:
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涉及了流感疫苗,、HIV疫苗和寨卡疫苗
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包含小鼠和靈長(zhǎng)類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
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從體液應(yīng)答和細(xì)胞免疫應(yīng)答等方面對(duì)疫苗進(jìn)行評(píng)估
m1Ψ-mRNA-LNP
可長(zhǎng)時(shí)間有效地生產(chǎn)蛋白質(zhì)
1-甲基假尿苷(m1Ψ)修飾mRNA,,可以防止mRNA疫苗在體內(nèi)產(chǎn)生炎癥反應(yīng),同時(shí)還能提高蛋白質(zhì)的表達(dá)效率,。這是兩位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者對(duì)mRNA疫苗做出的重要改進(jìn)之一,。接下來(lái),我們來(lái)看一下這種改進(jìn)帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
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圖1. 相對(duì)與未修飾的mRNA-LNP,,編碼熒光素酶(Luc)的m1Ψ-mRNA-LNP的翻譯水平較高,,并可以維持13天的蛋白質(zhì)表達(dá)
小鼠細(xì)胞免疫評(píng)估
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圖2. 相比于對(duì)照mRNA、滅活流感病毒疫苗以及未修飾mRNA疫苗,m1Ψ修飾的HA mRNA疫苗(編碼流感病毒HA蛋白)能產(chǎn)生更強(qiáng)的抗原特異性CD4+細(xì)胞免疫應(yīng)答
對(duì)于CD8+細(xì)胞免疫應(yīng)答結(jié)果也類似,。HA mRNA疫苗免疫后,,總脾GC(生發(fā)中心)B細(xì)胞大幅增加(約8-59倍),單次免疫后8天脾漿細(xì)胞的數(shù)量也增加,,并顯著增加了脾臟中Tfh細(xì)胞(濾泡輔助性T細(xì)胞)總數(shù)
小鼠抗體評(píng)估
流感疫苗誘導(dǎo)的抗體滴度主要通過(guò)血凝抑制(HAI)測(cè)定法來(lái)測(cè)量,。在這種方法種,1:40的體外HAI滴度被認(rèn)為可以保護(hù)人類免受流感感染,。在接種HA mRNA疫苗單次免疫后,,在2周觀察到640的HAI滴度,在4周時(shí)這個(gè)數(shù)值增加到2000,。
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圖3. 在體液免疫應(yīng)答方面,,mRNA疫苗所產(chǎn)生的抗體滴度是最高的,并且能持續(xù)至少一年不降低
在靈長(zhǎng)類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,,編碼寨卡病毒prM-E蛋白的mRNA疫苗,,也產(chǎn)生了持續(xù)一年的高滴度抗體。
抗體親和力測(cè)定
由于Tfh細(xì)胞促進(jìn)親和力成熟,,小鼠單次免疫HA mRNA疫苗后多克隆抗體的親和力是重要表征模型,。而高滴度不一定意味著高親和力,所以在這篇文章中,,作者使用賽多利斯Octet® 非標(biāo)記分子互作系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)血清中多克隆抗體的親和力,!首先使用AMC傳感器(anti-mouse IgG)固化血清中的抗體,與31.25nM的HA進(jìn)行結(jié)合解離,,并用pH2.5的甘氨酸進(jìn)行再生,,然后用1:1模型擬合獲得KD值(平衡解離常數(shù))。
在接種疫苗2周后,,產(chǎn)生的抗體親和力隨著接種時(shí)間增加而增加,,4周的時(shí)候KD值為362pM,8周的時(shí)候?yàn)?pM。相比之下,,使用未修飾的mRNA或滅活的流感病毒顆粒免疫的小鼠中抗體的親和力低得多,。Tfh細(xì)胞反應(yīng)通過(guò)體細(xì)胞超突變驅(qū)動(dòng)親和力成熟;但是需要進(jìn)一步對(duì)Ig可變基因進(jìn)行測(cè)序,,并檢測(cè)純化的單克隆抗體的親和力,。
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圖4. Octet® 測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn):mRNA疫苗免疫時(shí)間越長(zhǎng),抗體親和力越高,;縱坐標(biāo)為KD值(單位nM)
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圖5. 相對(duì)于未修飾的mRNA疫苗(中)和滅活疫苗(右),,修飾的mRNA疫苗(左)的親和力最高
高親和力抗體的產(chǎn)生是中和多種病原體的基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究證明了m1Ψ-mRNA-LNP疫苗能夠產(chǎn)生針對(duì)流感病毒,、ZIKV和HIV-1的高滴度,、高親和力和持續(xù)性中和抗體的能力,。
輝瑞和BioNtech的
mRNA疫苗(BNT162b2)
卡里科博士作為BioNTech公司的高級(jí)副總裁,在新冠爆發(fā)后,,引領(lǐng)了新冠mRNA疫苗的問(wèn)世,。
它是一個(gè)大規(guī)模使用的新冠mRNA疫苗。在其遞交給歐洲藥物管理局(EMA)的評(píng)估報(bào)告[2]和發(fā)表的Nature研究性文章[3]中均提到:
利用Octet® 非標(biāo)記分子互作系統(tǒng)(BLI技術(shù))來(lái)測(cè)定mRNA表達(dá)產(chǎn)物的結(jié)合活性,。通過(guò)生物傳感器分別固化ACE2和抗體,,與293T細(xì)胞中表達(dá)的不同濃度的S蛋白(疫苗表達(dá)產(chǎn)物)進(jìn)行親和力測(cè)定。兩者的親和力均在nM級(jí)別,,符合正常S蛋白與受體及中和抗體的結(jié)合能力,,并以此作為疫苗功能確認(rèn)的指標(biāo)之一。
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在其公布臨床前研究中可發(fā)現(xiàn),,該疫苗編碼的是S蛋白,,其中986/987位氨基酸殘基突變成了脯氨酸,與野生型S蛋白相比,,不會(huì)與細(xì)胞膜融合,,維持了融合前構(gòu)象。該疫苗的表達(dá)產(chǎn)物保持了與受體ACE2以及一種RBD中和抗體的親和力,。同時(shí),,還同時(shí)設(shè)計(jì)了其他序列,一起與BNT162b2平行比較,,最終選擇了BNT162b2作為候選mRNA新冠疫苗,。
我們都知道,從分子生物學(xué)的角度來(lái)看,,RNA是一種非常不穩(wěn)定的分子,。然而,通過(guò)幾十年的技術(shù)積累,,科學(xué)家們成功的將RNA做成一類疫苗,,并在新冠疫情種拯救了數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的生命。這也就是為什么這次諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)眾望所歸的原因吧,。
你知道嗎?連續(xù)四年的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者都曾使用Octet® 非標(biāo)記分子互作系統(tǒng)進(jìn)行研究,,并發(fā)表了文章:
2020-2022
好馬配好鞍,,推薦兩個(gè)來(lái)自2022年諾獎(jiǎng)得主的實(shí)驗(yàn)神器!
2021諾貝爾獎(jiǎng)得主教你用BLI技術(shù)“感知痛覺(jué)”,!
2020諾獎(jiǎng)獲得者教你做分子互作競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)
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使用Octet® 非標(biāo)記分子互作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),?
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非標(biāo)記Direct Binding是趨勢(shì),它的親和力測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)確
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快速測(cè)定親和力,,更加定量化對(duì)互作進(jìn)行表征
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無(wú)洗滌步驟,,可測(cè)弱親和力(解離快)
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測(cè)試時(shí)間短,,一般10-20分鐘,更快拿到結(jié)果
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實(shí)驗(yàn)形式多樣化:定性,,兩者結(jié)合,,協(xié)同/競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn),垂釣
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寫入了美國(guó)藥典,,文章多于13,000篇,,認(rèn)可度廣
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萬(wàn)金油技術(shù),可以用于檢測(cè)DNA,、小分子,、蛋白等各種生物分子
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使用方便,成本相對(duì)低,,對(duì)粗樣品耐受性好,;比如本文就直接檢測(cè)小鼠血清抗體
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通量大;本文就用Octet® 檢測(cè)了十幾個(gè)小鼠樣本(多濃度)
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生物層干涉技術(shù)應(yīng)用文集
——病毒學(xué)基礎(chǔ)研究及藥物研發(fā)
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下載文檔
下載《生物層干涉技術(shù)應(yīng)用文集——病毒學(xué)基礎(chǔ)研究及藥物研發(fā)》,,查看更多更全面的BLI技術(shù)原理,、病毒學(xué)研究及應(yīng)用展示
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