Nature子刊：新型脂质纳米颗粒有望大幅降低疫苗成本

　　

麻省理工学院开发的一种新型递送颗粒有望提升mRNA疫苗的效力，并降低每剂疫苗的成本。

研究人员在小鼠研究中表明，采用新型脂质纳米颗粒递送的mRNA流感疫苗仅需1/100的剂量，即可产生与现有mRNA疫苗相同的免疫反应。这项研究成果于11月7日发表在《Nature Nanotechnology》杂志上。

通讯作者、麻省理工学院的Daniel Anderson教授表示：“mRNA疫苗面临的挑战之一是成本。对于一款大规模分发的疫苗，其制造成本可能相当可观。我们的目标是尝试开发纳米颗粒，使其能够以更低的剂量提供安全有效的疫苗反应。”

研究人员指出，尽管本次实验使用这些纳米颗粒来递送流感疫苗，但它们同样适用于新冠肺炎及其他传染病的疫苗。

实现高效递送

为了防止mRNA疫苗在注射后于体内降解，它们被包装在脂质纳米颗粒（LNP）内。这些脂肪球能帮助mRNA进入细胞，进而翻译成病原体（如流感病毒或新冠病毒）的蛋白质片段。

在这项新研究中，麻省理工学院的研究团队试图开发出一种能够有效诱导免疫反应的颗粒，但其剂量低于目前mRNA新冠疫苗所用的载体。研究人员表示，这不仅能降低每剂疫苗的成本，还有助于减轻潜在副作用。

脂质纳米颗粒（LNP）通常由五种成分组成：可电离脂质、胆固醇、辅助磷脂、聚乙二醇脂质和mRNA。本研究重点关注对疫苗效力起关键作用的可电离脂质。

研究人员设计出一个新型可电离脂质库。这些脂质包含可增强mRNA递送能力的环状结构，以及可改善生物降解性的酯类化学基团。

他们随后构建并筛选了多种颗粒结构的组合，以确定哪种组合能够最有效地递送荧光素酶基因。之后，他们选择了表现最佳的颗粒，构建了一个新的变体库，并开展了新一轮的筛选。

经过筛选，研究人员将表现最佳的LNP命名为AMG1541。这些LNP的一个关键特性是，它们能更有效地克服递送颗粒面临的一大障碍——内体逃逸。LNP进入细胞后会被隔离在内体中，它们需要突破内体才能递送其mRNA。这些新型颗粒在此方面的表现优于现有LNP。

新型LNP的另一个优势在于，其尾部的酯基结构使得颗粒在完成递送任务后可被降解。这意味着它们可以快速从体内清除，研究人员认为这有助于降低疫苗的副作用。

更强效的疫苗

为了展示AMG1541 LNP的潜在应用价值，研究人员利用它向小鼠体内递送mRNA流感疫苗。他们将该疫苗的有效性与利用SM-102脂质制成的流感疫苗进行了比较，后者已获得FDA批准，并被Moderna公司用于新冠疫苗的生产。

研究人员发现，接种新型颗粒疫苗的小鼠产生的抗体反应与接种SM-102颗粒的小鼠相当，但仅需1/100的剂量即可达到同等效果。

“剂量几乎降低了百倍，但能产生同等量的抗体，这意味着可以大幅度降低剂量。如果这种方法适用于人体，那么成本也会大幅下降，”共同第一作者Arnab Rudra说。

后续实验显示，新型脂质纳米颗粒能够更有效地将有效载荷递送至抗原呈递细胞。这些细胞能将外来抗原分解并呈递在其表面，从而激活其他免疫细胞（如B细胞和T细胞）以对抗该抗原。

研究人员指出，利用这些颗粒递送mRNA流感疫苗，可以让疫苗开发商更精准匹配每年冬季流行的流感毒株。“传统的流感疫苗需要提前近一年开始生产，” Kaelan Reed说。“mRNA疫苗可以在流感季后期才开始生产，从而更准确地预测流行毒株，提高流感疫苗的有效性。”

研究人员表示，这些纳米颗粒还可以用于新冠肺炎、艾滋病及其他传染病的疫苗研发。