在COVID-19大流行的背景下,长期存在的同样致命的传染病危机继续有增无减。尽管2020年的死亡率数据仍在评估中,但在撒哈拉以南非洲,每年导致40多万人死亡的疟疾似乎远远超过了COVID-19。全球卫生负担增加了一倍,大流行病的破坏对疟疾预防工作产生了影响,这突出表明需要有有效的工具来阻止疟疾的传播。
今年早些时候,美国国立卫生研究院(NIH)下属的国家过敏和传染病研究所(NIAID)疫苗研究中心(VRC)的研究人员成功完成了首个能够预防疟疾的单克隆抗体CIS43LS的第一阶段试验。单次注射CIS43LS可预防疟疾9个月。单克隆抗体可以通过限制婴儿和幼儿的发病率和死亡率、保护怀孕妇女、预防旅行者和军事人员中的疟疾,并最终成为消除疟疾的工具,从而填补即使是高效疫苗所留下的空白。
然而,与一般的疫苗接种活动相比,部署在后勤上更具挑战性,这在很大程度上是因为注射所需的抗体数量。通过使CIS43LS在较低剂量下具有保护作用来改进它,可能有助于使单克隆抗体成为在季节性疟疾传播高峰期间广泛传播的一个重要选择。在免疫方面,来自MGH、麻省理工学院、哈佛大学和NIAID的研究人员报告说,他们已经做到了,创造出了一种新的最好的抗疟疾抗体。他们的方法可能使他们能够创造出更具保护性的抗疟疾单克隆抗体变种。
法昆多·d·巴蒂斯塔博士是拉根研究所的副主任,也是哈佛医学院的教授,他的实验室已经开发出一种快速生成“人性化”小鼠模型的技术。这些模型已被证明对针对多种病原体的候选疫苗的临床前测试非常有效,但巴蒂斯塔实验室假设它们还可以有另一种应用:利用疫苗产生的抗体库来识别有价值的突变并改善现有抗体。巴蒂斯塔说:“当我们开始这个项目时,我很兴奋,因为我们不仅有机会将我们从艾滋病毒工作中学到的经验应用到疟疾,而且还可以帮助试验利用这个平台的一种全新方法。”
在拉根,由博士后学者Sven Kratochvil领导的团队进行了一系列实验,对疫苗设计和全新抗体序列库都有了深入的了解。Kratochvil随后求助于peter Kwong的实验室,peter Kwong是VRC病毒学实验室结构生物学部门的负责人。他们创造了一个生物信息学的“筛子”,以锁定文库中有希望的抗体变体,在疟疾感染的动物模型中进行测试。
Kratochvil说:“我们非常兴奋地发现,一些新的抗体只提供了以前用于体内检测的一小部分剂量。”
研究小组现在有了大量关于保护性抗体特征的数据,这提出了一种令人兴奋的可能性:高保护性抗体的序列能否结合起来产生更好的抗体?
这种方法奏效了,最终产生了“D3”,这是一种不仅比CIS43,而且比以前同类中最好的单克隆抗疟疾抗体L9具有更强保护作用的抗体。
研究人员认为这项工作具有变革意义。VRC免疫实验室的细胞免疫学部门负责人Robert Seder正在推动CIS43和L9正在进行的人体试验,并打算整合这种新的方法来提高疟疾单克隆抗体的效力。这将降低所需的剂量,增加疟疾流行国家的儿童和孕妇的临床利用以及消灭疟疾运动。
巴蒂斯塔也热衷于将这种方法推广到其他系统。“抗体改进是我们人性化小鼠平台的革命性应用。我们已经在努力开发更好的CIS43变种,我们将发现当我们从以前最好的L9开始时会发生什么。但是,单克隆抗体并不是唯一可以作为预防和治疗手段的疾病。我们正开始将这种方法应用于我们所研究的其他疾病,包括SARS-CoV-2。谁知道未来几年我们能做什么?”竞争的利益。