2022第九届济南国际生物发酵产品与技术装备展览会
2022年3月30-4月1日 山东国际会展中心

【生物发酵展资讯】新冠mRNA疫苗进入人体后,是如何发挥作用的?

新型冠状病毒(简称新冠)mRNA疫苗是一款核酸疫苗,将编码新冠病毒S蛋白的mRNA直接注射进入体内,能够在人体内合成S蛋白,通过模拟病毒感染刺激机体产生抗体;是为预防、控制新型冠状病毒发生和流行而制作的免疫制品。

 

新冠病毒 mRNA 疫苗的研发过程

 

复制:细胞核中,DNA解旋,以两条链为模板,按碱基互补配对原则,合成两条子链,子链与对应母链螺旋化。

转录:细胞核中,DNA解旋,以其一条链为模板,按碱基互补配对原则,形成mRNA单链,通过可变剪接后,成熟的mRNA进入细胞质与核糖体结合。

翻译:细胞质中,以mRNA为模板,合成有一定氨基酸序列的蛋白质。

我们不难发现,mRNA在整个过程中充当了一个重要的桥梁作用,被称为“信使RNA”。

预防免疫的过程,简单来说,就是往人体接种病原体经减毒、灭活等处理后的抗原,诱导人体产生对应的抗体,当人体再次接触该种病原体时,人体的免疫系统就会根据原有的记忆,产生更多的抗体来抵御病原体的入侵,达到预防作用。

看到这里,mRNA疫苗的作用原理也就呼之欲出了:科学家们通过将含有编码抗原蛋白的mRNA导入人体,可以跳过复制、转录过程,直接进行翻译,来形成相应的抗原蛋白,从而诱导机体产生特异性免疫应答,达到预防免疫的作用。

刺突糖蛋白(S蛋白)是新冠病毒入侵人体的关键蛋白,这种蛋白可以识别人类呼吸道上皮细胞上的ACE2蛋白,并与之相互作用,从而打开新型冠状病毒入侵人体的大门。简而言之:ACE2是新冠病毒S蛋白的受体。

新冠病毒入侵人体细胞示意图

新型冠状病毒mRNA疫苗是将编码新冠病毒刺突糖蛋白(S蛋白,抗原蛋白)的mRNA直接注射进入体内,能够在人体内合成S蛋白,通过模拟病毒感染刺激机体产生抗体和记忆细胞:

 

区别于传统疫苗(如灭活疫苗等),mRNA旨在将抗原的遗传信息引入人体(而非抗原本身),以激发后续机体内的免疫反应,从作用机制上具有革命性突破意义。mRNA疫苗具备安全性强、免疫原性好、效率高、易大规模生产等优势。

虽然新冠mRNA疫苗有诸多优势,但其面临着运输、储存的巨大挑战。据报道,辉瑞公司的BNT162b2疫苗需要在超低温环境中(零下70℃)储存,在2~8℃只能存储24小时,大大增加了运输及储存难度;而Moderna表示,mRNA-1273疫苗需要在零下20℃条件下储存,在2~8℃的条件下可稳定保存30天。因此,新冠mRNA疫苗的储存和分发仍有许多难题需要克服。

下图展示了mRNA疫苗在体内发挥作用的机制共分成6个步骤:

 

1)注射的mRNA疫苗被抗原呈递细胞内吞,

2)mRNA进入胞质后,由核糖体翻译成蛋白质,翻译的抗原蛋白可以通过几种方式刺激免疫系统。

3)细胞内抗原被蛋白酶体复合物分解成较小的片段,片段通过主要组织相容性复合体(MHC)Ⅰ类分子在细胞表面展示给细胞毒性T细胞(就是CD8+T细胞)。

4)活化的细胞毒性T细胞通过分泌溶细胞分子,如穿孔素、颗粒酶等杀死感染细胞。

5)此外,分泌的抗原可被细胞摄取,在内体内部降解,并通过MHC II类蛋白在细胞表面呈递给辅助性T细胞(就是CD4+T细胞)。

6)辅助性T细胞通过刺激B细胞产生抗体,并通过炎性细胞因子激活吞噬细胞,如巨噬细胞,有利于循环病原体的清除。

mRNA如何被免疫细胞识别

主要组织相容性复合物Major Histocompatibility Complex, MHC)分子在不同物种叫法不同,小鼠是H-2复合物,人是HLA复合物,一般常说的MHC就是指H-2复合物或者HLA复合物,成分比较复杂,人鼠基本不同源,细胞通过蛋白酶体将外来抗原(如mRNA)分解后通过MHC分子呈现在细胞表面,相当于一面旗子,被体内免疫细胞巡视,免疫细胞不认识的则会被攻击,从而产生免疫反应。MHC是免疫系统三种主要抗原识别分子(TCR/BCR/MHC)之一,具有丰富的多态性;上面图片中你也可以找到这3种分子。

 

MHC分子分为I类分子和II类分子,区别在于呈递的抗原和激活的免疫细胞不同,I类分子主要识别内部抗原,可以激活CD8+T细胞,II类分子识别外部抗原,可以激活CD4+T细胞,从而激活不同的免疫反应。

 

MHC限制性是什么

T细胞受体(TCR)在识别APC(抗原提呈细胞)或者靶细胞上的MHC分子所提呈的抗原肽时,既要识别抗原肽,也要识别自身MHC分子的多态性部分,此现象即MHC限制性(MHC restriction)。指T细胞在识别Ag递呈细胞传递的抗原信息时,必须先识别递呈细胞上的MHC抗原类型,如Th细胞识别MHC-Ⅱ类分子,而CTL细胞只识别MHC-Ⅰ类分子,之后才获取抗原信息的现象。

 

HLA复合体是迄今为止所知人类多态性最丰富的遗传系统。HLA系统的多态性与TCR/BCR库的多样性不同,其表现在种群内的同个体之间,某种意义上,是种群为了应对各种病原体入侵而形成的一个储备库。显然,其多样性不在个体内的淋巴细胞克降水平,而在种群内的个体水平。HLA等位基因频率在种群内的不同人种、不同民族、不同地域存在差异。

HLA-A2.1在白人和西班牙人族群中都是最常见的,相应研究也最多。The Allele Frequency Net Database (AFND) 提供每个基因座每个等位基因在多种种族出现的频率查询,感兴趣的可以查下。

mRNA疫苗有什么优势

DNA是多数物种包括人类和病毒的遗传物质,转录成mRNA后翻译成蛋白质,在体内行使功能。之前一般使用灭火的病毒DNA作为疫苗,相对于DNA作为疫苗,mRNA具有独特的优势:

首先,mRNA本身不具备感染性,能整合入宿主细胞的基因组中,且在其完成蛋白的翻译后会自发降解,不存在感染或基因突变的风险;

其次,mRNA不需要进入细胞核,仅需完成一次跨膜使抗原的表达更加迅速;

再次,mRNA通过设计,合成的方法即可完成体外的大规模生产,产业化周期短,有利于传染病的防控。

2022第九届上海国际生物发酵产品与技术装备展览会

暨上海国际生物工程装备技术展

地点:山东国际会展中心(济南市槐荫区日照路1号

时间:2022年3月30-4月1日

联合举办共享:800家品牌、 共享60000买家、40000平方展示面积

发酵工程、生物工程、细胞工程、蛋白质工程、生物制药、生物饲料、生物农药、生物肥料、

生物化工、食品发酵工程、生物质能源等行业—全新展示新产品、新技术、新工艺、新装备   

主办单位:  中国生物发酵产业协会                              

承办单位:  上海信世展览服务有限公司

协办单位:  上海市食品协会、上海市生物医药行业协会、上海市食品添加剂和配料行业协会

支持协会中国饮料工业协会、中国医药生物技术协会、上海市包装技术协会、上海张江生物医药产业园、泰州医药高新技术产业开发区 

上海市生物医药科技产业促进中心

BIO CHINA 2021上海生物发酵展,目前已成为生物发酵产业一年一度行业盛会,展会将围绕,生物工程、发酵工程、细胞工程、蛋白工程、生物医药(抗生素、疫苗等)、生物饲料、生物农药、生物肥料、生物化工、食品发酵、发酵产品(氨基酸及有机酸、淀粉及淀粉糖、酵母及衍生物、酶制剂、发酵功能制品)等产业化中的新产品、新技术、新装备、新工艺为主要展示内容,打造集“展示、商贸、学习、交流”为一体的全产业链覆盖,引领行业专业综合服务平台!打造高标准国际化的生物发酵生态圈。上海发酵展参展咨询:周彬13167144125了解更多!

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