人工智能设计T细胞疫苗!可持久应对不断出现的新冠变异株!

2023-05-20 吴武陵 生物探索 发表于四川省

T细胞疫苗并不直接诱导体液免疫反应,而是通过激活机体细胞免疫应答,诱导体内的T细胞对病原体提供持久的保护。

T细胞疫苗是一种针对特定疾病的免疫治疗方法,其中T细胞被利用来识别和摧毁病原体,如病毒、癌细胞等。与传统疫苗不同,T细胞疫苗并不直接诱导体液免疫反应,而是通过激活机体细胞免疫应答,诱导体内的T细胞对病原体提供持久的保护。

相比于传统疫苗,T细胞疫苗的一个优点是其能够针对变异的病原体,而不需要时刻更新疫苗。因为,T细胞主要识别病原体内的特定蛋白碎片,即表位,而不仅仅是病原体外表的标志性结构。因此,T细胞疫苗可以诱导T细胞对病原体的多个表位产生免疫反应,从而提供广泛的保护,对抗变异的病原体。

近日,研究人员使用人工智能开发出了一种T细胞疫苗,该疫苗在小鼠中表现出对COVID-19的有效性,可能为不断出现的变体提供长期免疫力。疫苗使用RAVEN(Rapidly Adaptive Viral rEspoNse,快速自适应病毒反应)平台开发,这一平台也可用于开发改进季节性病毒疾病如流感的疫苗。

来自宾夕法尼亚州立大学和Evaxion生物技术公司研究人员对T细胞疫苗在小鼠中对SARS-CoV-2的有效性进行了测试。结果显示接种疫苗的小鼠中有87.5%存活率,而对照组只有1只小鼠存活(12.5%)。此外,所有接种疫苗存活的小鼠在面临致死量的SARS-CoV-2压力后的两周内清除了病毒。研究结果以“DNA immunization with in silico predicted T-cell epitopes protects against lethal SARS-CoV-2 infection in K18-hACE2 mice”为题最近发表在Frontiers in Immunology

图片

图1 研究成果(图源:[1])

研究人员将计算机设计出的多表位构建体(polyepitope construct)克隆到DNA质粒中,并与趋化因子CCL19融合。融合后的新序列可以编码融合蛋白,该蛋白可以趋化抗原呈递细胞的靶向和募集,从而产生疫苗。细胞因子染色的结果表明,接种疫苗的小鼠的脾细胞内发生了T细胞反应。

接种疫苗和对照组的小鼠在感染病毒后均出现了各种临床症状,包括体重减轻和眼部感染等,但对照组的小鼠症状更为严重。不过,接种疫苗小鼠的身上并未发现针对病毒RBD(受体结合域)的IgG免疫球蛋白抗体,即疫苗对小鼠的保护完全是由T细胞介导的。

宾州州立大学兽医和生物医学副教授Girish Kirimanjeswara表示:“这项研究首次在活生物体内显示了AI设计的T细胞疫苗对严重COVID-19的保护作用。疫苗在预防小鼠严重 COVID-19 方面非常有效,之后按比例缩放剂量在人体中进行测试也很容易。这项研究还为潜在的快速设计新型 T 细胞疫苗铺平了道路,以对抗流感等新兴和季节性病毒性疾病。”

Kirimanjeswara称,虽然当前的mRNA疫苗表现良好,但由于SARS-CoV-2病毒的刺突蛋白面临着巨大的进化压力,很容易产生突变形成新的病毒株。“这意味着疫苗制造商将不得不继续针对新的病毒株开发疫苗,而人们也必须再次接种新的疫苗。”Kirimanjeswara说。而Evaxion生物技术团队这次开发的T细胞疫苗则不同,没有针对不断变异的刺突蛋白,而是设计了一种包含SARS-CoV-2各种蛋白质的17个表位的疫苗。这些表位能够诱发广泛的T细胞免疫应答,确保也能持续覆盖之后的毒株。Kirimanjeswara说:“病毒如果想要逃避这种T细胞介导的免疫应答,必须发生大量的突变,这是疫苗的一项优势。另一项优势是T细胞介导的免疫力通常较为持久,因此不需要反复接种疫苗。”

Kirimanjeswara补充说:“由于T细胞疫苗可以针对不同蛋白的多个表位,因此很容易实现更广的覆盖面。”之前,由于新冠疫情的骤然爆发,疫苗制造商们选择开发抗体疫苗以应对紧迫的需求。而现在,迫切性已经过去,制造T细胞疫苗虽然比抗体疫苗需要更长的时间和更高的难度,但基于其更好、更持久的效果,第二代基于T细胞的疫苗将成为主流。

研究的共同作者、Evaxion Biotech项目总监Anders Bundgaard Sørensen称,其他生物技术公司也在开发基于T细胞的疫苗,但该团队的疫苗依托RAVEN平台,使用了多种类型的人工智能来预测疫苗的理想靶点。Sørensen指出,该平台还可以用于开发更好的流感疫苗。

“通常,为季节性流感设计的疫苗只能有30-40%的效果,所以很多人最终还是会生病,”Sørensen说。“随着世界变得越来越紧密,这个问题将变得越来越严重。我们的平台使用人工智能来更好地提前预测需求。”

Sørensen补充说,与Kirimanjeswara和他在宾夕法尼亚州立大学的同事合作使得公司受益匪浅,Kirimanjeswara团队在传染病动物模型方面具有深厚的专业知识,宾夕法尼亚州立大学还设有BSL-3实验室,能够安全地研究SARS-CoV-2病毒。Sørensen说:“我们的成果证明了产学合作的力量。”

参考资料:

[1]Gry Persson, Katherine H. Restori, Julie Hincheli Emdrup, et al. DNA immunization with in silico predicted T-cell epitopes protects against lethal SARS-CoV-2 infection in K18-hACE2 mice, 11 April 2023, Frontiers in Immunology. DOI: 10.3389/fimmu.2023.1166546

[2]https://scitechdaily.com/new-ai-generated-t-cell-vaccine-showcases-long-lasting-immunity-against-covid-19/

版权声明:
本网站所有内容来源注明为“梅斯医学”或“MedSci原创”的文字、图片和音视频资料,版权均属于梅斯医学所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明来源为“梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章,或“梅斯号”自媒体发布的文章,仅系出于传递更多信息之目的,本站仅负责审核内容合规,其内容不代表本站立场,本站不负责内容的准确性和版权。如果存在侵权、或不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
在此留言
评论区 (1)
#插入话题
  1. [GetPortalCommentsPageByObjectIdResponse(id=2138115, encodeId=dccb213811585, content=学习了, beContent=null, objectType=article, channel=null, level=null, likeNumber=44, replyNumber=0, topicName=null, topicId=null, topicList=[], attachment=null, authenticateStatus=null, createdAvatar=https://img.medsci.cn/20200814/81d08245657a4a7f9a1ef713c0ec5878/ec4b201a22194a319b1aeb171bc6bb3d.jpg, createdBy=41e02111625, createdName=1581f8c42cm, createdTime=Sun May 21 07:12:45 CST 2023, time=2023-05-21, status=1, ipAttribution=宁夏)]
    2023-05-21 1581f8c42cm 来自宁夏

    学习了

    0

相关资讯

J Nurs Manag:护士长对人工智能和机器人护士的看法

大多数参与调查的护士长表示,人工智能和机器人护士不会取代护士,但对护士有益,可以减少护士的工作量。

Nature:人工智能再次战胜人类! 心功能评估超过超声医师

研究结果表明,AI的初步评估与超声医师的评估相比,具有相同的非劣效性和更高的优越性,且心脏科专家无法区分AI和超声技师的初步评估。

European Radiology:这一人工智能技术,为甲状腺癌的诊断带来了何种契机?

S-检测(Samsung Medison, Co., Ltd.)是一个集成到超声装置中的人工智能(AI)系统,已被引入临床实践,可以解释甲状腺结节的US特征,并提供二分法的诊断结果(良性/恶性)。

Bioinformatics:深圳市人民医院程立新团队发表多篇应用大数据和人工智能算法进行疾病诊断和预后的研究成果

该系列研究为未来多维组学数据的整合和特征降维提供了一个新框架,也为疾病诊断和预后模型的构建提供了新思路。

ChatGPT能为医学做些什么?

最近,ChatGPT作为一个新近上市的,以文字对话为基础的人工智能(AI)软件,在全球范围内掀起了一场AI普及应用的热潮。几周前,ChatGPT通过了美国医生执业资格考试(Medical Licens

European Radiology:基于人工智能的计算机辅助诊断在前列腺MRI癌症分类中的附加价值

人工智能(AI)在医学诊断中的发展和多样化速度惊人,尤其是用于计算机辅助诊断(CAD)的实际应用。一些人工智能系统已被应用于PCa放射诊断,并取得了良好的效果。