Many vaccines, including vaccines for hepatitis B and whooping cough, consist of fragments of viral or bacterial proteins. These vaccines often include other molecules called adjuvants, which help to boost the immune system's response to the protein.
许多疫苗，包括乙型肝炎和百日咳疫苗，都是由病毒或细菌蛋白片段组成的。这些疫苗通常包括其他被称为佐剂的分子，有助于增强免疫系统对蛋白质的反应
这些佐剂大多由铝盐或其他引起非特异性免疫反应的分子组成。麻省理工学院的一组研究人员现在表明，一种称为金属有机框架（MOF）的纳米颗粒也可以通过称为toll样受体的细胞蛋白激活先天免疫系统——人体对抗任何病原体的第一道防线——从而引发强烈的免疫反应
在一项针对小鼠的研究中，研究人员表明，这种MOF可以成功地包裹和递送部分严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型刺突蛋白，同时一旦MOF在细胞内被分解，它也可以作为佐剂
研究人员表示，虽然还需要更多的工作来适应这些颗粒用作疫苗，但研究表明，这种类型的结构有助于产生强大的免疫反应
麻省理工学院科赫综合癌症研究所首席研究员、这项新研究的高级作者之一Ana Jaklenec表示：“了解药物递送载体如何增强佐剂免疫反应，对设计新疫苗非常有帮助。”麻省理工学院教授、科赫研究所成员Robert Langer和贝斯以色列女执事医学中心病毒学和疫苗研究中心主任、哈佛医学院教授Dan Barouch也是这篇论文的资深作者，该论文发表在《科学进展》上。该论文的主要作者是前麻省理工学院博士后、Ibn Khaldun研究员Shahad Alsaari。
免疫激活在这项研究中，研究人员重点研究了一种名为ZIF-8的MOF，它由一个四面体单元的晶格组成，四面体单元由连接在四个有机化合物咪唑分子上的锌离子组成。先前的研究表明，ZIF-8可以显著增强免疫反应，但尚不清楚这种颗粒是如何激活免疫系统的
为了弄清楚这一点，麻省理工学院的团队创建了一种实验性疫苗，该疫苗由嵌入ZIF-8颗粒中的严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型受体结合蛋白（RBD）组成。这些颗粒的直径在100到200纳米之间，这种尺寸使它们能够直接或通过巨噬细胞等免疫细胞进入人体淋巴结
一旦颗粒进入细胞，MOFs就会被分解，释放出病毒蛋白。研究人员发现，咪唑成分随后激活toll样受体（TLRs），这有助于刺激先天免疫反应
“这一过程类似于在分子水平上建立一个秘密行动小组，将新冠肺炎病毒的基本成分输送到人体免疫系统，在那里它们可以激活特定的免疫反应，以提高疫苗的效力，”Alsairi说
对淋巴结细胞的RNA测序显示，接种携带病毒蛋白的ZIF-8颗粒的小鼠强烈激活了一种称为TLR-7的TLR途径，这导致更多的细胞因子和其他参与炎症的分子产生
接种这些颗粒的小鼠对病毒蛋白的反应比单独接种蛋白质的小鼠强得多
Jaklenec说：“我们不仅通过纳米颗粒以更可控的方式输送蛋白质，而且这种颗粒的组成结构也起到了佐剂的作用。”。“我们能够对新冠病毒蛋白产生非常特异的反应，与单独使用该蛋白接种疫苗相比，具有节省剂量的效果。”疫苗获取虽然这项研究和其他研究已经证明了ZIF-8的免疫原性能力，但还需要做更多的工作来评估颗粒的安全性和大规模生产的潜力。Jaklenec说，如果ZIF-8不是作为疫苗载体开发的，研究结果将有助于指导研究人员开发可用于递送亚单位疫苗的类似纳米颗粒
Jaklenec说：“大多数亚单位疫苗通常有两种不同的成分：抗原和佐剂。”。“设计新的疫苗，利用具有特定化学部分的纳米颗粒，不仅有助于抗原递送，还可以激活特定免疫途径，这有可能提高疫苗效力。”开发新冠肺炎亚单位疫苗的一个优势是，这种疫苗通常比mRNA疫苗更容易、更便宜，研究人员表示，这将使它们更容易在世界各地分发
Jaklenec说：“亚单位疫苗已经存在很长一段时间了，而且生产成本往往更低，因此这为获得疫苗开辟了更多途径，尤其是在疫情期间。”