近日，由首都醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院、啟辰生生物科技有限公司、北京快舒爾醫(yī)療技術(shù)有限公司、神州細(xì)胞有限公司、北京工商大學(xué)、美國德克薩斯州立大學(xué)獸醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中國疾控中心病毒所等多家單位聯(lián)合發(fā)表預(yù)印本論文，題為“A Highly Efficient Needle-Free-Injection Delivery System for mRNA-LNP Vaccination against SARS-CoV-2”（一種高效的無針注射遞送系統(tǒng)助力mRNA-LNP疫苗接種對抗新冠病毒）。文章探索了不同mRNA疫苗接種方式針對新冠Omicron變異株誘導(dǎo)中和抗體的水平以及序貫加強(qiáng)接種的效果，以期為后疫情時(shí)代新冠mRNA疫苗的設(shè)計(jì)和臨床應(yīng)用起到指導(dǎo)作用。北京工商大學(xué)輕工科學(xué)技術(shù)學(xué)院生物與醫(yī)藥領(lǐng)域特聘教授毛山宏教授為文章第一兼通訊作者。

值得關(guān)注的是，這全球范圍內(nèi)首次報(bào)道采用無針注射（NFI）對動物模型進(jìn)行新冠mRNA-LNP（納米脂質(zhì)顆粒）疫苗接種的案例，研究引入了無針注射裝置，并將其與新冠病毒刺突蛋白的mRNA-LNP疫苗進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，推出了一套全新的疫苗遞送系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的有針注射（NI）相比，這種疫苗接種方式可顯著增強(qiáng)疫苗的免疫原性，同時(shí)mRNA—LNP表現(xiàn)出來的穩(wěn)定性和易存儲等特點(diǎn)彰顯了其在實(shí)際運(yùn)用中的強(qiáng)大優(yōu)勢。

疫苗穩(wěn)定性顯著提高

本研究涉及的mRNA-LNP疫苗制劑來自啟辰生生物科技有限公司是在北京市科委醫(yī)藥創(chuàng)新品種及平臺培育重點(diǎn)項(xiàng)目“新冠納米LNP-mRNA疫苗凍干制劑中試放大工藝研發(fā)”（課題編號：Z211100002521025）的支持下研發(fā)，已達(dá)到中試放大生產(chǎn)能力。該制劑采用自主知識產(chǎn)權(quán)的可電離陽離子脂質(zhì)C2，二硬脂酰磷脂酰膽堿，膽固醇和聚乙二醇衍生化磷脂組成的脂質(zhì)納米顆粒（Lipid Nano-particle，LNP）對mRNA序列進(jìn)行包裹，配合用作抗氧化劑的蔗糖分子，構(gòu)建出了完整的mRNA-LNP疫苗。

本研究所采用的mRNA-LNP疫苗通過專門的設(shè)計(jì)，突破了高壓會對LNP結(jié)構(gòu)造成破壞這一技術(shù)難題，使之可用于無針注射。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，注射后mRNA-LNP顆粒的粒徑大小、多分散性指數(shù)、包封率和電勢等理化參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，無顯著波動；且冷凍電鏡下的直觀成像也表明顆粒無明顯結(jié)構(gòu)損傷變化。

mRNA-LNP凍干顆粒的溫度和貯存穩(wěn)定性方面，在2-4℃和低溫保存的儲存條件下都展示出了良好的長期穩(wěn)定性，其中4℃穩(wěn)定性不低于6個(gè)月，體現(xiàn)出其在實(shí)際運(yùn)用中的強(qiáng)大優(yōu)勢。相比于普通疫苗，凍干型的疫苗性質(zhì)穩(wěn)定，便于儲存，可在常規(guī)冷鏈條件下貯存與運(yùn)輸；此外，其還具有生產(chǎn)成本較低，產(chǎn)生抗體速度快等優(yōu)勢。

疫苗免疫原性顯著提高

為了評估無針注射對于免疫原性的影響，研究團(tuán)隊(duì)對新西蘭兔進(jìn)行兩次mRNA-LNP疫苗免疫，結(jié)果顯示，無針組采集的動物血樣對Omicron BA.5活病毒的滴度顯著高于有針組，這些數(shù)據(jù)表明，無針注射能夠明顯提升該疫苗的免疫原性。由于BA.5變異株成為時(shí)下關(guān)注度最高的VOCs毒株，研究人員根據(jù)mRNA-LNP疫苗的技術(shù)路線在BA.5變異株S蛋白序列的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制造了BA.5-LNP疫苗，并用BA.5-LNP疫苗對上述組別的新西蘭兔進(jìn)行了第三針免疫，隨后無論是無針組還是有針組采集的血樣對BA.5活病毒的滴度均提升至了平臺期。進(jìn)一步的ACE2競抑試驗(yàn)表明，第三針注射的BA.5-LNP疫苗使新西蘭兔體內(nèi)的BA.5特異性中和抗體濃度提升到了接種第三針前的3.70倍。而第三針皮下給藥誘導(dǎo)出的抗體對BA.5假病毒的中和滴度明顯高于肌肉注射。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，mRNA-LNP疫苗作為加強(qiáng)針使用可誘導(dǎo)廣譜交叉中和反應(yīng)，顯示出其良好的免疫原性特征。

同時(shí)，無針注射器產(chǎn)生的高速射流則能促進(jìn)mRNA-LNP顆粒的分散，由此增加其在皮下和肌肉組織的彌散分布能力，以提供更快的吸收和與免疫細(xì)胞更充分的接觸，繼而產(chǎn)生更好的免疫原性。

與mRNA-LNP疫苗的測試結(jié)果相同，無論是對新西蘭兔進(jìn)行新冠滅活疫苗還是重組蛋白疫苗注射，兩次免疫后無針組表現(xiàn)出的免疫原性都強(qiáng)于有針組。同時(shí)第三針異源免疫的BA.5-LNP疫苗也明顯增加了各實(shí)驗(yàn)樣本體內(nèi)的BA.5特異性中和抗體滴度。

論文作者在結(jié)論中寫道：在使用無針注射裝置遞送mRNA-LNP疫苗的研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)并闡明了一些重要的現(xiàn)象。

動物試驗(yàn)顯示：無針注射相較于有針注射，能夠使疫苗發(fā)揮出更好的免疫原性，測試疫苗包括mRNA-LNP疫苗、滅活疫苗、重組蛋白疫苗；Omicron BA.5特異的mRNA-LNP疫苗可以作為有效的加強(qiáng)針選擇，增強(qiáng)抗Omicron免疫亞型的病毒中和能力，無論在此之前接種的是滅活，重組蛋白還是mRNA新冠疫苗；在一次免疫中，將疫苗劑量分為多等分，于不同部位進(jìn)行無針注射，將更有助于疫苗發(fā)揮效力，這一發(fā)現(xiàn)或可作為未來疫苗免疫接種的優(yōu)選方式；經(jīng)過優(yōu)化的無針注射系統(tǒng)能夠很好配合mRNA-LNP顆粒的穩(wěn)定釋放，為其在其他類型疫苗和藥物上的應(yīng)用打開了探索的大門。

疫苗接種在預(yù)防重癥、死亡等方面仍具有良好的效果，老年人等脆弱人群，感染新冠病毒以后容易發(fā)展成重癥、危重癥甚至死亡，接種新冠疫苗的獲益最大。本研究通過頭對頭數(shù)據(jù)比較，探索并初步驗(yàn)證了mRNA-LNP疫苗無針注射劑型，對當(dāng)前流行的新冠病毒變異株的保護(hù)效力，藥與械相配合的穩(wěn)定性、便利性和可行性，具有良好的臨床應(yīng)用價(jià)值和前景。為進(jìn)一步促進(jìn)新冠疫苗的研發(fā)與應(yīng)用提供了新的思路和解決方案。

近幾年，學(xué)校及輕工科學(xué)技術(shù)學(xué)院積極參與北京市“兩區(qū)”及重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域的建設(shè)的探索，引育結(jié)合，創(chuàng)新學(xué)生教育實(shí)踐培養(yǎng)方式，全面推進(jìn)高水平研究型大學(xué)和生物與醫(yī)藥專業(yè)學(xué)位點(diǎn)的建設(shè)。