病毒變種株剋星!翁啟惠馬徹團隊研發單醣化蛋白疫苗

原本的棘突蛋白(左)充滿干擾辨識的醣,中研院基因體研究中心馬徹團隊透過專有的醣蛋白工程,可移除疫苗棘突蛋白表面會干擾辨識的醣。底圖為COVID-19致病病毒SARS-CoV-2。

武漢肺炎(新型冠狀病毒病,COVID-19)的病毒變種能力強,雖然目前已有疫苗,但疫苗的免疫原為棘突蛋白,為了讓疫苗可快速調整對付變種株,中研院院士翁啟惠與中研院基因體研究中心研究員馬徹團隊設計研發單醣化棘突蛋白疫苗,透過移除疫苗免疫原棘突蛋白上會干擾辨識的醣,能更有效對抗新冠病毒與其變種株;該研究已於美國申請臨時專利。

翁啟惠與馬徹團隊2019年2月就在重量級期刊《美國國家科學院期刊(PNAS)》發表,發現流感病毒感染與疫苗設計的關鍵就在於醣分子的大小,且該研究團隊所研發的單醣化流感疫苗,不僅可對抗異株的流感病毒,保護效果比傳統疫苗高3到4倍,團隊延續研究發現,引起武漢肺炎的新冠病毒如流感病毒同屬RNA病毒,目前武漢肺炎疫苗多是藉由棘突蛋白驅動免疫反應,產生抵抗新冠病毒的抗體,增加人體對該病毒的免疫力。

但武漢肺炎病毒基因序列顯示,其棘突蛋白中1273個胺基酸中有超過1千個位點容易產生突變,如目前印度變種株,在刺突蛋白上就有5個胺基酸變異,當變異不停發生,會有病毒傳播力增加的可能性,也會有疫苗效力,這是因為施打疫苗後產生的抗體,都必須和病毒緊密結合才有效力,如果病毒發生突變,抗體辨識和中和病毒的能力下降甚至消失,都有可能降低疫苗所能提供的保護力,因此許多專家都認為武漢肺炎疫苗未來將如同流感疫苗,需要每年依據流行的病毒株不同而重製。

翁啟惠與馬徹團隊所打造的單醣化棘突蛋白疫苗,將對未來需要因病毒株不同來調整的武漢肺炎疫苗設計,起了關鍵性的影響,該團隊從發展廣效流感疫苗所累積的經驗著手,發現棘突蛋白表面醣化的多寡對病毒和抗體的結合力有重大的影響。因為聚醣下面所覆蓋的部分較不容易突變,可以用做抗體辨識變種病毒的特徵;只要把表面多餘的醣剔除,露出更多可供辨認的特徵,能夠讓疫苗產生數量更多且更多樣化的抗體,更有效地對抗病毒及其變種株,達到以不變應萬變的目標,馬徹形容,移除棘突蛋白上多餘的醣,「彷彿是讓病毒脫掉偽裝,是發展對抗武肺病毒廣效疫苗最有效的策略」。

團隊所設計的單醣化蛋白疫苗,透過小鼠實驗發現,不管事在輕症或是重症,乾單醣化棘突蛋白疫苗不只在武漢肺炎原始株上提供更好的保護,且若小鼠接種該疫苗後,即使感染致死量的武漢肺炎病毒,仍有百分百的存活率,且相較一般疫苗,接種單醣化蛋白疫苗不論是在面對原始株、英國變種株、南非變種株,小鼠體內產生的抗體對於病毒親和力較高,中和性抗體濃度也較高,該單醣蛋白疫苗若用來對抗英國變種株,在小鼠上的中和抗體濃度為現有疫苗的2.7倍。

該研究論文第一作者為在基因體中心從事研究工作的廖心瑜、黃菡頤、陳曉蕊,參與實驗室包括基因體中心的翁啟惠、馬徹,鄭婷仁、研究員林國儀、研究技師詹家琮團隊,以及中研院分生所特聘研究員薛一蘋、研究副技師蔡青宴、生醫所研究副技師陳燕輝,以及台大醫院檢驗醫學部副主任張淑媛。自由時報0603

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