日本研制口服谷物类霍乱疫苗,首期人体实验初见疗效

科技工作者之家 2021-06-30

谁能想到,番茄、香蕉、大米这些常见的食物,有朝一日居然能够摇身一变成为可抑制致命疾病的接种疫苗呢?

在新冠疫情的推动下,全球范围内的疫苗研制陆续取得了长足进展。考虑到病毒的复杂性和医疗水平不均等现实问题,成本低、运输和储存无需冷藏的接种疫苗开始受到重点关注。

近日,日本东京大学和千叶大学的研究员们合力研发出一种基于水稻的霍乱毒素 B 亚基(Cholera Toxin Subunit B,CTB)疫苗,其在室温条件下也能保持稳定状态,并且不需要冷链储藏。

目前,这款口服候选疫苗被命名为 MucoRice-CTB,已在首次人体实验中显示出良好疗效。相关研究成果于 6 月 25 日以论文的形式发表在《柳叶刀微生物》(The Lancet Microbe)杂志上。

20210702230449_16f131.jpg 相关论文(来源:The Lancet Microbe)

该论文以《用于人类安全性和微生物群依赖性免疫原性的口服 MucoRice-CTB 疫苗:一项 1 期随机试验》(Oral MucoRice-CTB vaccine for safety and microbiota-dependent immunogenicity in humans: a phase 1 randomised trial)为题,由日本东京大学医学科学研究所特聘教授清野浩(Hiroshi Kiyono)担任论文通讯作者。

世界卫生组织公开信息显示,霍乱是一种毒性极强的疾病,可引起严重的急性水样腹泻,对儿童和成人都有影响,如果未经治疗,数小时内就会死亡。据统计,全球每年大约有 1.3 万至 400 万例霍乱病例,2.1 万至 14.3 万人死于霍乱。

此外,与霍乱并生的腹泻病也是全球性的健康问题。其中,大多数患者是居住在低收入国家的 5 岁以下儿童,病症一般由产生肠毒素的致病菌引起,包括霍乱弧菌和产肠毒素大肠杆菌。

尽管当前存在有比较可靠的灭活细菌霍乱疫苗,比如朵克拉尔(Dukoral®)、山卓(Shanchol™)等,但这些疫苗必须储存在冷藏条件下。事实上,发达国家有效的疫苗在发展中国家通常很难正常供应。一方面,购买成本太高,另一方面,疫苗需要无菌注射器、注射前冷藏或者需要反复加强注射,这意味着最需要疫苗的人反而更缺少有效的获取途径。

因此对发展中国家来说,当前疫苗接种方案并不完善,人们仍然迫切需要创造出一种无冷链的口服疫苗。

而通过可食用疫苗来预防霍乱或腹泻疾病,对人类来说显然是个好消息。“为了满足不需要冷链的口服霍乱疫苗的需求,我们使用基于水稻植物的疫苗开发平台来开发一种在其蛋白体中表达 CTB 的水稻菌株。将水稻种子研磨成粉末,无需蛋白质提取或纯化即可生产口服霍乱疫苗。” 清野浩介绍道。

20210702230450_28f11f.jpg图  MucoRice-CTB 疫苗从培育到接种全过程(来源:东京大学)

疫苗接种流程相当简单,只要将大米细粉按比例和盐溶液搭配,然后直接饮用即可。

这种 MucoRice-CTB 疫苗即便在室温环境下储存数年,依旧可以提供稳定的培养基,而且不会失去免疫原性,并在口服时保护 CTB 免受胃肠道中消化酶的影响。

“大米蛋白体就像一个天然胶囊,可以将抗原传递给肠道免疫系统。” 清野浩说。

此前的研究中,MucoRice-CTB 的口服免疫原性和功效已在实验性小鼠、猪和非人灵长类动物模型中得到证实。

在此基础上,研究团队开始进行首次人体研究,用以评估 MucoRice-CTB 的安全性、耐受性和免疫原性,以及肠道微生物群对 MucoRice-CTB 免疫反应的影响。

根据论文报道,实验期间,共有 226 名志愿者接受了资格评估。经过重重筛选,最终随机选择了 60 名 20-40 岁的健康日本男性志愿者。

志愿者的主要选择标准包括对大米过敏、霍乱或旅行者腹泻病史、便秘控制不佳、肝肾或血液学筛查实验结果异常等。其中,女性被排除在外,因为 MucoRice-CTB 在女性群体中的安全性尚未得到证实,尤其是在生殖组织方面。

志愿者们被随机分配服用四个不同剂量的 MucoRice-CTB,并且被要求接受四剂安慰剂(一种等效剂量的野生型米粉)。然后,再综合考量生命特征,通过血液学、生物化学和尿液分析等来监测是否产生不良反应。

最终,研究结果表明,口服 MucoRice-CTB 疫苗可在健康志愿者中诱导抗原特异性血清和抗体反应,并且不会引起严重的不良反应。

“这是第一项在人类中评估谷类植物性口服霍乱疫苗的研究。另外,这项研究还提供证据表明了肠道微生物群的组成与口服疫苗(包括 MucoRice-CTB)的免疫反应有关。” 清野浩表示。

20210702230452_410144.jpg图 实验简图(来源:东京大学)

值得一提的是,为了确保 MucoRice-CTB 的质量,同时遵循良好的生产规范,研究团队在日本东京大学医学科学研究所建立了专门的封闭水稻种植基地。

该水稻基地全年运营,每年收获三次,其中影响水稻生长的相关因素都受到严格控制,这些因素包括光、水、温度和授粉等。研究团队将其打造成为兼具成本效益和生产效率的完整系统,专门用于生产人类使用的疫苗。

该研究证明了在人类中使用基于谷物的无冷链和无针疫苗的可行性。与常见的注射疫苗相比,这种给药途径完美绕过了对无菌注射器、昂贵冷链或多次注射的需求,具有更显著的医学优势。

目前,研究人员正准备开展下一阶段的临床实验。考虑到这种新型可食用疫苗尚不具备普及性,他们计划与制药企业联合起来,实验对象的选择也不再局限于日本国内。

来源:DeepTech深科技

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