事實證明，針對COVID-19 的RNA 疫苗能有效降低疾病的嚴重程度。然而，麻省理工學院的一個科學家小組正在努力使它們變得更好。透過調整疫苗的設計，研究人員發現，他們可以產生COVID-19 RNA 疫苗，以較低的劑量在小鼠體內產生更強的免疫反應。

佐劑是一種常用於增強疫苗免疫反應的分子，但尚未用於RNA 疫苗。在這項研究中，麻省理工學院的研究人員設計了用於遞送COVID-19 抗原的奈米顆粒和抗原本身，以增強免疫反應，而無需單獨使用佐劑。

潛在益處和新方法

如果進一步開發用於人類，這種類型的RNA疫苗將有助於降低成本，減少所需劑量，並有可能帶來更持久的免疫力。研究人員的測試還表明，與傳統的肌肉注射疫苗相比，鼻內注射疫苗能誘導出強烈的免疫反應。

麻省理工學院化學工程系教授、麻省理工學院科赫綜合癌症研究所和醫學工程與科學研究所（IMES）成員、該研究的資深作者丹尼爾-安德森（Daniel Anderson）說：”透過鼻內噴射疫苗，你或許能在COVID-19進入人體之前，在粘膜處將其殺死。鼻內疫苗也可能更容易給許多人接種，因為它們不需要注射”。

研究人員認為，透過添加類似的免疫刺激特性，目前正在開發的其​​他類型的RNA 疫苗（包括癌症疫苗）的有效性可能會提高。

這項新研究的主要作者是麻省理工學院前博士後李博文（現任多倫多大學助理教授）、研究生艾倫-江（Allen Jiang）和麻省理工學院前博士後伊德里斯-拉吉（Idris Raji，曾在波士頓兒童醫院擔任研究員），他們的研究成果於9月7日發表在《自然-生物醫學工程》（Nature Biomedical Engineering）雜誌上。研究小組成員還包括麻省理工學院大衛-科赫研究所（David H. Koch Institute）教授、科赫研究所（Koch Institute）成員羅伯特-朗格（Robert Langer）和其他幾位麻省理工學院研究人員。

增強免疫力

RNA 疫苗由編碼病毒或細菌蛋白質（也稱為抗原）的RNA 鏈組成。在COVID-19 疫苗中，這種RNA 編碼病毒尖峰蛋白的一個片段。此RNA 鏈被包裝在脂質奈米顆粒載體中，從而保護RNA 不被體內分解，並幫助其進入細胞。

一旦被輸送到細胞中，RNA 就會被翻譯成免疫系統可以檢測到的蛋白質，從而產生抗體和T 細胞，如果患者日後感染了SARS-CoV-2 病毒，T 細胞就會識別出這種蛋白質。

Moderna公司和輝瑞/BioNTech公司最初開發的COVID-19 RNA疫苗能激起強烈的免疫反應，但麻省理工學院的研究團隊想看看能否透過工程設計使其具有免疫刺激特性，從而使其更加有效。

研究細節與免疫增強

在這項研究中，研究人員採用了兩種不同的策略來增強免疫反應。在第一種策略中，研究人員重點研究了一種名為C3d 的蛋白質，這種蛋白質是被稱為補體系統的免疫反應臂的一部分。這組蛋白質能幫助人體抵抗感染，C3d 的作用是與抗原結合，並增強對這些抗原的抗體反應。多年來，科學家一直在評估如何將C3d 用作由蛋白質製成的疫苗（如白喉、百日咳、破傷風三聯疫苗）的分子佐劑。

江說：”隨著mRNA 技術在COVID-19 疫苗中的應用，我們認為這將是一個絕佳的機會，來看看C3d 是否也能在mRNA 疫苗系統中發揮佐劑的作用。”

為此，研究人員設計了mRNA，以編碼與抗原融合的C3d蛋白，這樣接受疫苗的細胞就能將這兩種成分作為一種蛋白質生成。

在策略的第二階段，研究人員對用於遞送RNA疫苗的奈米脂質顆粒進行了改良，因此除了有助於遞送RNA外，脂質還能從本質上激發更強的免疫反應。

為了找出效果最好的脂質，研究人員創建了一個由480種不同化學類型的脂質奈米粒子組成的庫。所有這些都是”可電離”脂質，當它們進入酸性環境時會帶正電。最初的COVID-19 RNA 疫苗也包括一些可電離脂質，因為它們有助於奈米顆粒與RNA 自組裝，並幫助目標細胞吸收疫苗。

“我們知道奈米顆粒本身可以起到免疫刺激作用，但我們還不太清楚優化這種反應所需的化學成分是什麼。”安德森說：”因此，我們並沒有試圖製造出完美而是製作了一個奈米顆粒庫並對其進行了評估，透過評估，我們發現了一些似乎能改善其反應的化學成分。”

研發鼻內疫苗

研究人員在小鼠體內測試了他們的新疫苗，其中包括RNA 編碼的C3d 和從文庫篩選中發現的一種性能最佳的可電離脂質。他們發現，注射了這種疫苗的小鼠產生的抗體是未註射COVID-19 RNA 疫苗的小鼠的10 倍。新疫苗還能在T 細胞中激起更強的反應，而T 細胞在對抗SARS-CoV-2 病毒中扮演重要角色。

李說：”透過對RNA 及其遞送載體進行工程設計，我們首次證明了免疫反應的協同促進作用。考慮到上呼吸道黏膜毯屏障帶來的挑戰，這促使我們研究鼻內注射這種新型RNA 疫苗平台的可行性。”

當研究人員鼻內注射疫苗時，他們在小鼠體內觀察到了類似的強烈免疫反應。如果開發出用於人類的鼻內疫苗，它將在鼻腔和肺部的黏膜組織內產生免疫反應，因此有可能增強對感染的保護。

研究人員說，由於自我佐劑疫苗能以較低劑量引起較強的反應，因此這種方法也有助於降低疫苗劑量的成本，從而使疫苗能惠及更多的人，尤其是發展中國家的人。

安德森的實驗室目前正在探索這種自我佐劑平台是否也能幫助提高其他類型RNA 疫苗（包括癌症疫苗）的免疫反應。研究人員還計劃與醫療保健公司合作，在更大的動物模型中測試這些新疫苗配方的有效性和安全性，希望最終能在病人身上進行測試。