用mRNA对抗家禽疾病：研究人员开创了纳米粒子方法

康涅狄格大学农业、健康与自然资源学院（CAHNR）和文理学院（CLAS）的研究人员已经证明，一种新型的基于蛋白质的纳米粒子可以使mRNA疫苗更有效地应对鸡体内的一种麻烦病原体。

病理生物学和兽医学系教授Mazhar Khan、化学系名誉教授Challa V.Kumar和研究生Anka Rao Kalluri和Aseno Sakhrie合作多年，并在《疫苗》杂志上发表了他们的发现。

传染性支气管炎病毒（IBV）是一种快速传播的冠状病毒，是美国和世界各地家禽养殖户的主要担忧。家禽养殖户每年因这种疾病损失数百万美元。

目前，农民使用减毒活疫苗或灭活疫苗来对抗病毒。然而，这类疫苗也带来了一系列挑战。该病毒可能会重新激活、变异或重组，从而产生疫苗抗性或更严重的毒株。这些疫苗的保质期也较短，需要额外的化合物（称为佐剂）才能有效。

研究人员开发了一种有效的mRNA IBV疫苗替代品。

mRNA疫苗与人类新冠肺炎疫苗一样，不含任何活病毒。相反，mRNA编码了一段病毒的遗传密码，特别是负责触发免疫反应并训练免疫系统对蛋白质作出反应的刺突蛋白。

然而，mRNA疫苗仍然存在一些局限性，即它们缺乏稳定性。mRNA疫苗分解很快，需要保存在温度可控的环境中，这对家禽养殖场构成了挑战。

在一项关键进展中，Khan和Sakhrie正在使用一种新型纳米粒子来保护mRNA免受快速分解。

这种粒子是由Kumar小组发明的，用于生物学应用。早在新冠肺炎疫苗问世之前，库马尔就说服了该团队研究mRNA疫苗。早期的障碍是有效地将纳米颗粒与靶mRNA复合。Kalluri通过将带正电的胺基共价连接到颗粒上解决了这个问题。带正电的粒子捕获带负电的mRNA并使其稳定。Sakharie和她的同事使用这些纳米粒子mRNA复合物进行了详细的细胞和动物研究。

库马尔说：“这个项目突显了校园内的合作如何在解决复杂的科学问题方面取得快速进展。”。

附着在颗粒表面的氨基不仅可以稳定mRNA，还可以保护其免受体内核酸酶的水解，核酸酶是分解构成DNA和RNA的核酸的酶。Sakhrie说：“纳米粒子将使其更加稳定，并将疫苗输送到细胞中，在那里表达所需的mRNA。”。

纳米粒子是通过改性牛血清白蛋白制成的，牛血清白蛋白是一种容易获得、负担得起且无毒的蛋白质，是商业牛肉生产的废品。

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研究小组的研究表明，与未接种疫苗的对照组相比，接种纳米颗粒mRNA疫苗的鸡的IBV抗体增加了1000倍。他们的工作还表明，接种疫苗的鸡的免疫细胞活性增加，这表明疫苗增强了整个免疫系统抵抗感染。

有了这些有希望的结果，研究人员现在正在研究一种更有效的疫苗接种方法。

传统上，农民需要为小鸡单独注射疫苗，这对农民来说是一个耗时的项目，对小鸡来说也是一个压力很大的项目。

研究小组正在评估是否可以通过在小鸡身上喷洒疫苗。这将使农民能够快速为大群动物接种疫苗，而不会对动物造成压力。

虽然IBV目前对人类健康没有影响，但使用纳米颗粒增强mRNA疫苗的稳定性有可能改善人类疫苗。从本质上讲，研究人员可以将紧急疾病的遗传密码插入纳米粒子疫苗平台，以快速开发出有效的mRNA疫苗。未来，该平台技术可以调整到各种其他疾病媒介。

“我们可以将纳米粒子用于人类疫苗，”Khan说。“疫苗开发的时间很短，我们只需要特定的基因序列。”