在疫苗研发过程中,如何让病毒能够顺利“跳转”宿主细胞,成为关键的挑战之一。
除了通过基因工程手段开发疫苗,病毒或其减毒株的体外培养依然是制造病毒性疫苗中一种快速且有效的方式。通过体外培养扩增病毒,获得的全病毒体(在需要时进行灭活处理)或其裂解组分,便成为了疫苗的有效成分。然而,并非所有病毒都能在体外成功培养,这意味着某些病毒至今仍无法通过体外培养获得。因此,如何让从不同生物体中分离的病毒适应体外培养,成为了关键问题。而这一过程的核心就是让病毒完成从原宿主细胞到另一种宿主细胞的“宿主跳转”。
宿主跳转无论是通过自然的方式还是通过人工干预,都涉及到复杂的机制,而这些机制目前仍未完全明确。多数关于宿主跳转的研究集中在病毒与细胞表面受体之间的相互作用上。细胞膜上的受体和黏附蛋白是决定病毒是否能感染细胞的关键因素。但越来越多的研究表明,单纯存在功能正常的病毒受体并不足以促使病毒顺利入侵靶细胞。入侵方式以及病毒与宿主细胞之间的相互作用也同样至关重要。例如,艾滋病毒的感染过程就需要多种受体和细胞因子的协同作用。
针对性地改变病毒细胞嗜性的技术
丙型肝炎病毒(HCV)的研究就是一个典型的例子。长期以来,由于无法在体外培养丙型肝炎病毒,这使得该病毒疫苗的研究面临巨大困难。但近年来,日本学者成功从急性重症肝炎患者中分离出了丙型肝炎病毒株JFH1,并发现它能够在肝癌细胞系Huh-7中扩增。通过基因改造,将病毒复制相关基因与JFH1病毒基因组嵌合,从而显著提高了该病毒在体外的繁殖能力。尽管这种分子遗传学操作为病毒的体外适应培养提供了一些新的思路,但具体的机制仍然不完全清楚。
病毒在细胞培养中的适应性研究仍远远落后于病毒进化的速度,这成为疫苗研发中的一大障碍。因此,阐明病毒适应细胞培养的机制,成为病毒疫苗学研究者亟待解决的难题。目前使用的表观遗传学方法并未能准确揭示病毒宿主跳转的规律和机制。
若能够通过某种方式打破病毒体外培养的障碍,我们就能够更从容地应对新型病毒的出现。以2009年爆发的甲型流感为例,它是由于猪流感病毒与禽流感病毒在动物宿主中发生重配后,形成了新的病毒株,并在人群中传播。在这种情况下,研究机构依托流感病毒的特性,迅速在鸡胚中分离并扩增了病毒,最终确定了疫苗的生产工艺。然而,由于鸡胚细胞是流感病毒的自然宿主,这在一定程度上限制了疫苗的产量,同时也带来了潜在的安全风险。如果我们能够掌握病毒在宿主间迁移的规律,就能够更有目的性地选择安全可靠的细胞系进行病毒繁殖和扩增,从而解决疫苗产能和安全性的问题。