奈米粒子也能做疫苗!

警報!警報!新病毒來襲!冠狀病毒引起的中東呼吸道症候群(MERS),在世界各地發生數千個感染病例,目前沒有任何藥物或疫苗可以對抗,世界衛生組織 (WHO) 將其列為首要對付新興感染症之一。中研院生物醫學科學研究所的胡哲銘助研究員,研發創新的薄殼中空奈米粒子,模仿冠狀病毒的結構製成「冠狀病毒奈米疫苗」,可望解決此項難纏病症! 研究成果近日刊登於《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)期刊,並已申請多國專利。

胡哲銘看著自己發明的冠狀病毒奈米疫苗,小小的容器裡充滿了10000000000000個薄殼中空奈米粒子。攝影│林洵安

胡哲銘看著自己發明的冠狀病毒奈米疫苗,小小的容器裡充滿了 10000000000000 個薄殼中空奈米粒子。 攝影│林洵安

 

故事,要從 2015 年說起……

那時,南韓爆發 MERS疫情,台灣政府也憂心忡忡。旅居美國多年的胡哲銘,正好回到台灣中研院,因緣際會下,他和台大獸醫系、美國德州大學跨國合作,以奈米粒子模仿冠狀病毒外型,共同研發MERS疫苗。

不過病毒、疫苗,怎麼會和奈米粒子扯上關係?

因為病毒,就是自然界最厲害的奈米粒子!

「想想看,人類的免疫系統經過漫長演化,已經非常發達,仍常常逃不過病毒的感染。」胡哲銘說:「但從另一個角度來說,免疫系統被訓練了這麼久,對於病毒的構造很有反應、很會辨識。」

 

冠狀病毒體型不但非常微小,只有幾百奈米,外表為薄殼,具有特殊皇冠樣突起,內部中空,裝著密度高的蛋白質、基因等。病毒藉由宛如超迷你戰艦的構造,將蛋白質、核酸送入人體並綁架細胞。要是將病毒的成分拆解、變成單一的核酸或蛋白質等,威力不會這麼強大。圖片來源│胡哲銘 圖說美化│林洵安

冠狀病毒體型不但非常微小,只有幾百奈米,外表為薄殼,具有特殊皇冠樣突起,內部中空,裝著密度高的蛋白質、基因等。病毒藉由宛如超迷你戰艦的構造,將蛋白質、核酸送入人體並綁架細胞。要是將病毒的成分拆解、變成單一的核酸或蛋白質等,威力不會這麼強大。 圖片來源│胡哲銘 圖說美化│林洵安

 

因此,人類很早就把活病毒減毒,或是死病毒碎片製成疫苗,用來刺激免疫系統,產生抗體與細胞免疫,訓練免疫系統「記住」病毒!

 

 傳統疫苗的侷限

然而,傳統的疫苗有很多侷限,比如說:減毒的活病毒破壞少、免疫系統反應好,但畢竟病毒是活的,仍有些許風險。

死病毒的碎片製成疫苗,雖然安全,但病毒已大大破壞,只能刺激產生抗體免疫,殺手 T 細胞不太能辨識。但細胞免疫很重要,如果有人被病毒感染,體內有幾億隻病毒,靠抗體雖然能消滅 99%,但只要有一、兩隻突變,變成漏網之魚,抗體就沒辦法辨識,必須依靠殺手 T 細胞出面。

還有用病毒的蛋白質抗原,混合一些刺激免疫因子 (稱為佐劑) 製成的疫苗,進入體內後,因為刺激免疫因子的分子太小,免疫系統都還沒認出抗原,分子已經先在全身亂跑,可能引起發炎或發燒反應……

直到,奈米疫苗登場!胡哲銘提出新構想:

如果用奈米粒子「模仿」病毒的外型,並做成中空,裡頭裝入強效佐劑,就有機會成為沒有毒性、副作用,又比傳統疫苗更有效的奈米疫苗。

 

圖片來源│胡哲銘 圖說美化│林洵安

圖片來源│胡哲銘 圖說美化│林洵安

 

 模仿病毒大作戰

但理想很豐滿,現實卻很骨感……

以往奈米技術只能做成實心粒子,無法像病毒一樣中空。其實,光要做出頭髮直徑的萬分之一、大約 100 奈米大小的實心粒子已經非常困難。

「我們一直在想,怎樣做出一個逼近病毒原樣的中空粒子?」最後胡哲銘想到一種技術:雙乳化法。

製作原理簡單說:應用水、油互不相溶的特性,製作一顆顆中空奈米粒子,讓粒子內部充滿刺激免疫因子,表面薄殼黏上蛋白質抗原,模仿冠狀病毒的皇冠樣突起。

 

 

要看更完整的精采文章,請至研之有物官網:

http://research.sinica.edu.tw/hu-che-ming-nanoparticle-vaccine-mers/

(趕快點進來喔!還有更多精采圖文!)