打开细胞膜，可以将蛋白质疫苗的产量提高五倍！

时间：2021-04-22 00:00:00 来源：网络整理

美国西北大学(Northwestern University)的合成生物学家发现了一种新方法，通过打开细胞膜，可以将蛋白质疫苗的产量提高五倍，这大大拓宽了可能挽救生命的药物的供应渠道。

今年2月，研究人员推出了一种新的生物制造平台，可以在护理点快速制造出耐储存的疫苗，确保它们不会因运输或储存失误而被浪费。在其新研究中，该团队发现，用细胞膜(制造结合疫苗所需的成分)富集无细胞提取物，极大地提高了冻干平台的产量。

这项工作为快速生产抗抗生素细菌和新病毒药物奠定了基础，这些药物的剂量为每天每升4万剂，每剂成本约为1美元。按照这个速度，研究小组可以使用一个1000升的反应堆(大约一个花园垃圾袋的大小)每天产生4000万剂量，在不到一个月的时间内达到10亿剂量。

西北大学的Michael Jewett领导了这项研究，他说:“当然，在COVID-19爆发的时候，我们都意识到能够在我们需要的时间和地点制造药品是多么重要。”“这项工作将改变疫苗的制造方式，包括生物准备和大流行应对。”

这项研究将于4月21日发表在《自然通讯》杂志上。

朱伊特是西北大学麦考密克工程学院的化学和生物工程教授，也是西北大学合成生物学中心的主任。朱伊特实验室的两名研究生贾斯敏·赫什韦(Jasmine Hershewe)和凯瑟琳·沃费尔(Katherine Warfel)是这篇论文的共同第一作者。

这种新的制造平台被称为体外结合疫苗表达(iVAX)，它是通过无细胞合成生物学实现的。在这一过程中，研究人员去除细胞的外壁(或膜)，并重新利用其内部机制。然后，研究人员将这台重新设计的机器放入一个试管中并冷冻干燥。加水会引发化学反应，激活无细胞系统，将其转化为催化剂，在需要的时候和地点制造有用的药物。该平台可以在6个月或更长的时间内保持货架稳定，无需复杂的供应链和极端制冷，使其成为远程或低资源设置的强大工具。

在之前的一项研究中，Jewett的团队使用iVAX平台生产了结合疫苗来预防细菌感染。当时，他们利用大肠杆菌的分子机器在一小时内生产一剂疫苗，每剂成本约为5美元。

Jewett说:“玉米价格仍然太高，产量也不够高。”“我们设定了每剂1美元的目标，并且在这里实现了这个目标。通过提高产量和降低成本，我们认为我们可能能够促进更多人获得挽救生命的药物。”

朱伊特和他的团队发现，实现这一目标的关键在于细胞膜，而在无细胞合成生物学中，细胞膜通常被丢弃。当细胞膜破裂后，会自然地重新组装成囊泡，这是一种携带重要分子信息的球形结构。研究人员描述了这些囊泡的特征，并发现增加囊泡浓度可以用于制造蛋白质治疗的成分，如结合疫苗，其工作原理是将一个糖单位(病原体所特有的)附加到蛋白质载体上。通过学习将这种蛋白质识别为外来物质，身体知道当再次遇到它时如何发动免疫反应来攻击它。

然而，将这种糖附着在蛋白质载体上是一个困难而复杂的过程。研究人员发现，细胞膜含有一种机制，使糖更容易附着在蛋白质上。通过用这种膜结合机制富集疫苗提取物，研究人员显著提高了可用疫苗剂量的产量。

“对于各种生物体来说，近30%的基因组被用于编码膜蛋白，”该研究的合著者Neha Kamat说，他是麦考密克生物医学工程的助理教授，也是细胞膜专家。“膜蛋白是生命中非常重要的一部分。通过学习如何有效地使用膜蛋白，我们可以真正推进无细胞系统。”

# # #

Improving cell-free glycoprotein synthesis by characterizing and enriching native membrane vesicles

郑重声明：文章仅代表原作者观点，不代表本站立场；如有侵权、违规，可直接反馈本站，我们将会作修改或删除处理。