资料来源:
俄亥俄州立大学临床和转化科学中心
摘要:
正如兹卡病毒的威胁撕裂了美洲和新闻头条一样,另一种更致命的热带疾病也在朝着这个方向发展:利什曼病是目前危害世界各地大约3.5亿人口的一种寄生虫传染病。通过结合二十年的研究,古代部落医药和最新的基因编辑技术——一个科学家小组将创造有可能是有史以来第一款减毒活疫苗来预防国内和国外的利什曼病。
科学家们力压在今年夏末之前将兹卡病毒疫苗投入人体试验,一个研究小组正在研究有史以来的第一款疫苗来预防另一种虫媒疾病——利什曼病——在美洲获得了类似的立足点。
利什曼病是通过沙蝇叮咬传播的一种寄生虫传染病。采用突破性CRISPR-cas9基因编辑技术,研究人员——来自日本、巴西、加拿大和美国——已经改变了疟原虫的DNA创造出一种减毒活疫苗。如果获得批准,该疫苗将成为有史以来第一款抗击寄生虫的疫苗。
“埃博拉和兹卡疫情的暴发表明所谓的‘被忽视的’热带疾病如何能够迅速地转变成全球性的公共健康问题的,”美国俄亥俄州立大学Wexner医学中心和微生物接口生物学中心的微生物学家兼首席研究员阿沛·萨多斯卡博士表示。“酝酿已经超过二十年的这种疫苗可能给我们一个机会来在利什曼原虫传染病开始之前阻止其曼延,并且防止我们在其他疾病方面所看到的全球性传播的类型。”
该寄生原虫通常会导致毁损性的皮肤感染,但是也有可能默默地潜伏在血液中,隐藏在免疫细胞以及借宿在通常产生致命结果的脾、肝和骨髓中。在每年200万受感染的人群中,有5000人将会因此死亡。目前的治疗方法具有毒性副作用并且非常昂贵,这令资源匮乏的社区中利什曼病的有效控制非常困难。该寄生虫也开始开发出针对该治疗性的抵抗力。
虽然利什曼病主要是在亚洲、中东和中南美的发展中国家中首先发现的,病例开始沿着美国南部边境和波多黎各出现。沙漠风暴成千上万的部队及其他中东军事行动已经带病返回了。美国各地狗窝零星式地疫情爆发(寄生虫很受容易在动物和人类之间传播)也令公共卫生专家对此密切关注。
“这里有沙蝇。每年有数百万的人口前往具有利什曼病的区域,并且90%的感染了该内脏形式的传染病的人并没有任何的症状,”美国食品和药品监督管理局(FDA)十多年来研究利什曼病以此保持该国血液供应无寄生虫的研究人员兼合作研究者希拉·那卡斯博士表示。“疾病并不承认国界。我们要么在它到来之前阻止利什曼病,或者我们尝试在其到来之后尝试处理它。我们希望这款疫苗能够为我们提供一个很好的开端。”
偏方是疫苗的灵感源泉
能够为利什曼病开发疫苗的想法并不新鲜。数百年来,农村社区已经观察到,患有利什曼皮肤传染病的患者(通常不需要医疗干预)不太可能感染该疾病致命的内脏形式。有些文化采取了粗陋的疫苗接种方法,将无疾病儿童故意接触疮脓以建立免疫力——一种延续到现代的传统。
“这些村庄实行的利什曼预防程序给我们带来了一个想法,即疫苗是可行的,但我们也希望真正地了解这个免疫记忆是如何产生的,以及为什么产生的,”萨多斯卡表示。
作为第一个步骤之一,该研究小组利用通过一只受感染的沙蝇的叮咬所产生的天然感染模式创造了第一个内脏利什曼病的动物模型。之前,那卡斯在FDA的实验室产生了一个主要的发现,即利什曼病的生长依赖于一种在负责传染性的无鞭毛体形式的寄生虫中称为中心蛋白的蛋白质的生产。当触发中心蛋白生产的基因被删除,寄生虫则无法生长,并且免疫细胞在几周内就会被消除。
此外,那卡斯的实验室成功地从利什曼原虫的致命菌株中去除了该中金基因,并且利用它创造出最终能够预防狗、仓鼠和老鼠感染致命型内脏利什曼病的减毒活疫苗。该小组与萨多斯卡的实验室一同表明,该减毒活疫苗还为另外两种导致非致命性皮肤感染的利什曼病提供了交叉保护。近日,该研究小组中的加拿大成员利用CRISPR-Cas9基因编辑技术从导致非致命性皮肤感染的利什曼病中去除了中金基因,并且表示它们并不会导致小鼠产生皮肤感染。
减毒活疫苗存在着固有风险,其利用弱化版本的病原体在不引起完全成熟的疾病的前提下触发免疫应答。但是研究人员相信,基于改变利什曼病寄生虫的疫苗可能会加入用于控制黄热病、脊髓灰质炎、风疹、麻疹、流行性腮腺炎和天花的成功减毒活疫苗的阵列。
“该研究小组在免疫学、微生物学、寄生虫学及遗传学方面跨职能的专业性以及对疫苗制造方法的深刻理解意味着我们不仅创造出一款可行的疫苗,而且进行了所有所需的生物标志物检测以确保该疫苗的安全性及有效性,”那卡斯表示。
该研究小组已经确定了一位在印度的制造商能够制造减毒活疫苗,并且能够符合美国FDA的生产标准。印度占世界利什曼病的80%左右的负担。
“在无菌的学术实验室中创造疫苗是一件事情,”萨多斯卡表示。“当我们在资源稀缺的地区成功地制成它时,这有助于确保会有更多最需要该疫苗的人群能够获得该疫苗。”
沙蝇的叮咬是关键
该疫苗的设计并不仅仅适用于动物模型,而且也要有效预防沙蝇叮咬所造成的自然感染。过去的研究已经表明,沙蝇唾液中含有令人体免疫系统减缓的蛋白质,因此能够为寄生虫的生存提供一个更好的机会。许多到目前为止的研究只是通过由静脉内注射(IV)递送寄生虫来开始感染,但是这种方法并没有测量沙蝇唾液对免疫的潜在影响。
在过去的几年中,该研究小组已经率先仿效了沙蝇叮咬的程序以更好地理解唾液在产生一个免疫应答,更重要的是对抗未来感染的抗体方面所产生的影响。
在最近发表于《PLoS被忽视的热带病》的一项研究中,该研究小组发现,相对于疫苗或是单纯的唾液蛋白,通过皮肤传送的增加了唾液蛋白质的疫苗对内脏利什曼病提供了更好的免疫力。
“仅找到一个可行的疫苗是不够的。我们想要知道产生免疫力的确切机制,以及如何、为何产生的,”萨多斯卡表示。“这增加了我们开发一种安全、有效的疫苗的可能性,并且需要同时衡量诊断。”
该研究小组预计,该疫苗的人体试验将在五年内开启。
除了萨多斯卡和那卡斯,全球研究小组包括长崎大学热带医学研究院的滨野真二郎博士;蒙特利尔麦吉尔大学格雷格·麦特拉什维斯基博士;美国国立卫生研究院国家过敏和传染病研究所杰西·巴伦苏埃拉博士。总的来说,他们在过去20年内发表了50多篇有关利什曼病的文章。
材料来源:
上述帖子是对俄亥俄州立大学临床和转化科学中心提供的材料的转载。注:材料的内容及长度可能与原文有出入。
参考文献:
Jacqueline Araújo Fiuza, Ranadhir Dey, Dwann Davenport, Maha Abdeladhim, Claudio Meneses, Fabiano Oliveira, Shaden Kamhawi, Jesus G. Valenzuela, Sreenivas Gannavaram, Hira L. Nakhasi. Intradermal Immunization of Leishmania donovani Centrin Knock-Out Parasites in Combination with Salivary Protein LJM19 from Sand Fly Vector Induces a Durable Protective Immune Response in Hamsters. PLOS Neglected Tropical Diseases, 2016; 10 (1): e0004322 DOI: 10.1371/journal.pntd.0004322
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