HIV vaccine(Bionor Pharma ASA)

在一项新的研究中，杜克大学人类疫苗研究所的科研团队研发出一种新型HIV候选疫苗，在2019年的小规模临床试验中，成功激发了参与者体内产生广泛的中和抗体，对抗HIV病毒。这一成就不仅证实了疫苗能够激发抗体以对抗多种HIV毒株，而且还能在数周内启动这一种重要的免疫反应。相关研究结果于2024年5月17日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Vaccine induction of heterologous HIV-1-neutralizing antibody B cell lineages in humans”。这种候选疫苗靶向HIV-1外包膜上一个叫做近膜端外部区（membrane proximal external region, MPER）的区域，这一区域即使在病毒变异中依旧稳定，为攻克HIV提供了稳定靶点。此区域的抗体能够拦截多种HIV流行株，展现出广泛防护潜力。论文共同通讯作者、杜克大学人类疫苗研究所主任Barton F. Haynes博士说，“这项研究向前迈出了一大步，因为它证明了通过免疫系统产生对抗最棘手HIV株抗体的可能性。接下来，我们将致力于增强针对HIV其他位点的抗体，封堵住病毒逃逸路径。虽目前还未全胜，但方向已清晰。”研究人员分析了Haynes和S. Munir Alam 博士在杜克大学人类疫苗研究所研发的候选疫苗的1期临床试验数据。20名健康、HIV阴性的人参加了这项临床试验。在计划的四次实验性疫苗接种中，15 人接种了两次，5 人接种了三次。数据显示，仅两次免疫接种后，这种疫苗的血清反应率就达到了 95%，血液 CD4+ T 细胞反应率也达到了 100%，这两项关键指标都证明了这种疫苗具有很强的免疫激活作用。大多数血清反应都与这种疫苗靶向的HIV区域相对应。重要的是，只需注射两剂这种疫苗就能诱导出广泛中和抗HIV的抗体。但这项临床试验因一名参与者出现不危及生命的过敏反应而中止，这种过敏反应与COVID-19疫苗接种中罕见的过敏反应相似。研究人员也调查了该事件的原因，表示它可能是由一种添加剂引起的。图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.04.033论文共同第一作者、杜克大学人类疫苗研究所成员 Wilton Williams 博士说，“要获得广泛中和抗体，需要发生一系列事件，而这通常需要感染后数年的时间。使用疫苗在更短的时间内重现必要的事件一直是我们面临的挑战。令人兴奋的是，通过接种这种候选疫苗，我们确实可以在数周内获得广泛中和抗体。”这种疫苗的其他特点也很有希望，最值得注意的是关键的免疫细胞如何保持发育状态，使它们能够继续获得突变，从而与不断变化的HIV一起进化。研究人员表示，要产生更强有力的免疫反应，并靶向HIV包膜的更多区域，还有更多的研究工作要做。成功的HIV疫苗可能至少有三个靶向HIV不同区域的组成部分。Haynes说，“最终，我们需要攻击HIV包膜上所有易受攻击的位点，使这种病毒无法逃脱。但是这项研究证实广泛中和抗体确实可以通过接种疫苗诱导人体产生。既然我们知道这种诱导是可能的，我们就可以用靶向HIV包膜上其他易受攻击的免疫位点来重现我们在这项研究中所做的工作。”参考资料：Wilton B. Williams et al. Vaccine Induction of Heterologous HIV-1 Neutralizing Antibody B Cell Lineages in Humans. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.04.033.A Trial HIV Vaccine Triggered Elusive and Essential Antibodies in Humanshttps://corporate.dukehealth.org/news/trial-hiv-vaccine-triggered-elusive-and-essential-antibodies-humans本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！

病毒样颗粒 (VLP) 作为一种有前途的 HIV 疫苗途径，近年来引起了广泛关注。在生物制药工艺中使用 HIV VLP 的一个挑战是它们的刚性低，并且在生产过程中必须降低剪切力、渗透压和 pH 变化等因素。在这种情况下，VLP 的纯化和浓缩通常通过基于中空纤维超滤组件的切向流过滤 (TFF) 来实现。尽管迫切需要稳健的放大策略和进一步降低工艺成本，但很少有人关注限制 HIV VLP TFF 工艺性能的机制。在这项工作中，首次成功开发了一种基于粒子摩擦的流体动力学方法，作为优化和放大 HIV VLP TFF 的方法。研究估计了作用在近膜 HIV VLP 上的摩擦力，并讨论了导出的静态摩擦系数的合理性。基于粒子摩擦的模型似乎非常适合与 HIV VLP TFF 相关的实验数据拟合以及放大预测。根据我们的预测，HIV VLP TFF 仍有相当大的改进空间，在略高的流速下操作该工艺可能会显著提高 VLP 纯化和浓缩的效率。这项工作在设计 HIV VLP TFF 的放大策略期间为膜科学家提供了大量指导。简介人类免疫缺陷病毒 (HIV) 是获得性免疫缺陷综合症 (AIDS) 的病原体，如果不及时治疗，患者会因机会性感染而死亡。尽管进行了数十年的研究，但尚未开发出有效的 HIV 疫苗。病毒样颗粒 (Virus-Like Particles, VLP) 在 HIV 疫苗开发中发挥着重要作用，因为它们非常有效地刺激免疫系统。由于不存在遗传物质，VLP 也表现出很高的安全性。HIV VLP 的形态由两个组成部分表征：由来自 HIV 组特异性抗原 (Gag) 的单个单元的结构性自组装所形成的致密蛋白核心，以及源自宿主细胞的周围脂质双层。可以在存在或不存在病毒蛋白酶共表达的情况下产生HIV VLP。蛋白酶通过切割介导 Gag 前体蛋白的加工，促进基质蛋白在颗粒膜内部的定位以及由衣壳蛋白组成的典型锥形核心的形成。相反，在没有病毒蛋白酶的情况下，由于 Gag 前体蛋白没有被切割成它们的亚基，HIV VLP 仍然不成熟。未成熟的 VLP 直径约为 120 nm。VLP可以用表面展示的包膜糖蛋白（Env）进行修饰，显著提高HIV VLP疫苗的免疫原性。图 1 示意性地说明了一个未成熟的 HIV VLP，要么是未修饰的（光秃的），要么是用 Env 蛋白修饰的。虽然表达细胞系会影响 HIV VLP 的大小，但在一个系统中产生的 VLP 群体的大小均一性可能相当高。这促进了过滤作为浓缩颗粒的首选方法。在生物制药工艺中使用 HIV VLP 的一个挑战是它们的刚性低。在工艺过程中必须降低剪切力、渗透压和 pH 值变化等因素。相比之下，无包膜 VLP，例如源自人乳头瘤病毒 (HPV) 的病毒颗粒，对这些因素的敏感性要低得多，这有助于下游工艺。除了 HIV VLP 的医学相关性外，这些颗粒是下游研究的首选模型，因为大量且不断增加的材料和方法可用于颗粒表征和定量。从大分子的角度来看，HIV VLP 可被视为功能强大且敏感的胶体生物纳米颗粒。图 1. 包膜 HIV VLP 的示意图。未成熟 HIV VLP 的蛋白质核心由未加工的 Gag 前体蛋白（灰色）组成，并被表达细胞的脂质双层（蓝色）包围。包膜糖蛋白 (Env) 蛋白在 VLP 上显示为黄色，代表装饰的 HIV VLP（左）和无装饰的光秃 VLP（右）。最近，Hengelbrock 等人介绍了一种能够有效生产、浓缩和纯化 HIV VLP 的工艺。它由以下6个步骤组成：HIV VLP生产HEK293F细胞（人胚肾293细胞）的补料分批培养，深层过滤去除细胞和较大的细胞碎片，切向流过滤初步纯化，通过阴离子交换层析进一步纯化VLP，切向流过滤浓缩，通过冻干法制剂 HIV VLP。切向流过滤 (TFF) 在此过程中起主要作用，通常涉及中空纤维超滤组件而不是平板膜包。尽管进行了相当大的工艺优化，但基于纳米颗粒的生物药的生产仍然会有与高生产成本和放大有关的问题。HIV VLP 的高价值和上述敏感性对专用 TFF 工艺的设计具有重大影响，这些工艺通常在包含低内径（<1 mm）超滤中空纤维的组件中进行。对于此特定应用，TFF 通过将剪切率保持在 4500s-1 以下而在层流条件下运行。此外，经处理的 HIV VLP 悬液的颗粒浓度非常低，平均值为 8.5 x 10^7 VLP/mL；这相当于基于球形颗粒的 0.017 vol%。这些对于胶体悬液的 TFF 工艺来说是非常陌生的操作条件，其中传质通常受到粒子极化层（PP 层）的形成的限制。因此，通常的做法是通过施加导致湍流条件的高流速和高剪切率来限制 PP 层的发展。尽管迫切需要稳健的放大策略，并进一步降低工艺成本，但很少有人关注限制 HIV VLP TFF 工艺性能的机制。众所周知，在 TFF 处理大于 0.1 um 的胶体颗粒期间，PP 层的形成和进一步发展主要受近膜流体动力学产生的水动力控制。在这方面，目前的贡献旨在从流体动力学的角度了解 HIV VLP TFF。Schock开发的基于摩擦的模型用于估计作用在近膜 HIV VLP 上的分离力、法向力和摩擦力，并讨论了推导的摩擦系数的合理性。此外，还开发了一种基于静态摩擦系数的方法，如HIV VLP TFF 的优化工具。Rosengarten 等人开发的 HIV VLP 生产方法被选为这项研究的的方法，目的是为了进行比较。使用在不同操作条件（跨膜压力 (TMP) 和流速）下具有不同截留分子量 (MWCO) 的膜进行系统的 TFF 单程试验。Schock 开发的基于粒子摩擦的模型 (PFBM)图2. 根据schock，给出位于膜表面的VLP上的作用力示意图。详细的实验操作和分析，请参考原文。切向流过滤TFF试验采用KrosFlo KR2i TFF系统进行单程试验。记录滤液质量以及进料、回流液和滤液压力，如图3所示。KrosFlo系统中集成了一个蠕动泵，该系统以水为介质进行重力校准。图3. 超滤实验装置的工艺流程图。B01进料储罐、B02回流储罐、B03滤液储罐、P01蠕动泵、M01中空纤维组件、PR压力传感器。表1. UF的流体动力学参数图7. 不同MWCO TFF处理HIV VLP的稳定通量 vs. TMP; (a) 100 kDa，(b) 300 kDa，(c) 500 kDa，(d) 750 kDa。图8. 不同MWCO TFF处理HIV VLP的稳定通量 vs. 流速; (a) 100 kDa，(b) 300 kDa，(c) 500 kDa，(d) 750 kDa。图 10. 实验通量 vs. 根据 Schock 计算的通量；作为整个测试系列 (1CS) 的 u (a) 和每个 MWCO (4CS) 的 (b) 的函数。直线表示实验值与模型值的偏差为 0%，而虚线表示偏差为 +30%。图 12. 基于5种不同 CS 的 Schock，对于从 0.3 mm 到 2 mm 的不同 dH在不同流速 u 下的通量。曲线限于 4500s-1 的 γw 和 2300 的 Re；(a) 4CS 100 kDa，(b) 4CS 300 kDa，(c) 4CS 500kDa，(d) 4CS 750 kDa，(e) 1CS。总结这项工作首次提供了一种优化和放大 HIV VLP TFF 的方法。基于 VLP 分散体的物理特性，我们确定了 Schock 开发的 PFBM 作为理论框架或可能的视角来检查 HIV VLP TFF 期间 PP 层的形成。该理论框架需要关于近膜流动动力学的假设，这与发生在该位置的真实现象不完全一致。因此，由于这些假设和测量误差，导出的摩擦系数只能是近似值，因此称为表观摩擦系数。如上所述，我们的工作不应被视为导致精确测量摩擦系数的摩擦学研究，而是一种生成关键工艺参数（表观摩擦系数）的方法，它与 PFBM 相结合可以拟合实验数据并进行规模放大预测。在这方面，当前研究的实际和技术利益是巨大而有意义的。它将指导我们设计 HIV VLP TFF 的优化和放大策略。HIV VLP 本质上是极其柔软的颗粒，与病毒类似，它们可能表现出压实性（更高的接触面积）并受粘附机制的影响，这可能导致更高的表观摩擦系数。文献中报道的摩擦学研究与更硬的颗粒有关，这些颗粒与 HIV VLP 不完全可比。不幸的是，我们找不到任何针对 HIV VLP 的摩擦学研究。原文：T. Wolf, J. Rosengarten, I.HärtelA, et al.,  Hydrodynamic Approach to the Study of HIV Virus-Like Particle (VLP) Tangential Flow Filtration. Membranes 2022, 12, 1248.相关阅读：19位行业专家，4场知识盛宴，抗体药物大规模高效生产系列网络研讨会盛大开启！