最近,《科学》杂志发表的一项研究,可能为艾滋病疫苗研发带来关键突破。来自斯克里普斯研究所和麻省理工学院的研究团队,利用DNA“折纸”技术构建出一种全新的疫苗支架,能够显著提升免疫系统对人类免疫缺陷病毒(HIV)特定靶点的攻击精度。
与使用蛋白质支架的疫苗相比,使用这种DNA支架制成的疫苗能够使靶向HIV脆弱位点的免疫细胞数量显著提升。同时,该策略也为解决流感、泛冠状病毒等“难缠”病毒的疫苗研发提供了新思路。
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传统疫苗常采用“病毒模拟”策略,将目标病原体的部分蛋白——抗原附着在更大的蛋白质支架颗粒上,形成类似病毒的结构。这种设计能高效激活免疫系统,因为B细胞更容易识别重复、密集排列的抗原。然而,这种策略存在一个潜在问题:免疫系统不仅会对目标抗原产生反应,还会对作为“载体”的蛋白质支架本身发起攻击。
对于大多数常见病原体疫苗,这种“多余”的免疫反应影响不大。但面对HIV、流感病毒等目标,针对这些病毒靶点的广泛保护性B细胞本身就较为稀少,如果它们再对支架蛋白产生不必要的应答,就可能导致疫苗效果大打折扣。
为了解决这一潜在问题,研究团队将目光转向了DNA纳米技术。DNA不仅是遗传物质,还可以通过“DNA折纸”技术被精确折叠成各种三维结构,作为抗原的承载支架。更关键的优势在于,B细胞通常不会对DNA发起攻击。这是进化上的一种保护机制,能防止免疫系统攻击自身DNA引发自身免疫病。而这也成为了疫苗设计的突破口。
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图片来源:123RF
研究中,作者设计了一种DNA纳米颗粒,每个纳米颗粒可以展示60个HIV包膜蛋白拷贝。这些蛋白能够激活那些最终可产生广谱中和抗体的稀有B细胞。随后,他们在表达人类抗体基因的小鼠体内测试了这些纳米颗粒。
结果显示,近60%的生发中心B细胞——一种能够成熟并产生高质量抗体的免疫细胞可以有效靶向HIV包膜蛋白。相比之下,用蛋白支架疫苗只能产生20%的有效B细胞。另一个值得关注的数字是HIV特异性免疫细胞与非靶向免疫细胞的比例,与蛋白支架疫苗相比,DNA支架疫苗可以使这一比例提升24倍,这表明做无用功的免疫细胞大大减少。
此外,小鼠在接种DNA支架疫苗2周后就能检测到效应B细胞,而对照组则完全检测不到目前,研究团队正在探索DNA支架的形状变化如何影响疫苗效果,并测试其长期安全性。这项研究不仅为艾滋病疫苗带来了新希望,也为应对其他快速变异病毒、开发通用型疫苗提供了创新工具。
参考资料:
[1] DNA origami vaccines program antigen-focused germinal centers. Science (2026). DOI: 10.1126/science.adx6291
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