■本报记者 崔雪芹

迄今为止，接种疫苗是预防感染性疾病最经济、最有效的措施。在特定材料加持下，野生活病毒是否可以直接转化为疫苗，实现“百毒不侵”呢？

近日，浙江大学化学系教授唐睿康课题组打破常规，提出用不需处理的活病毒制备疫苗的全新思路。相关论文发表于《自然-生物医学工程》。“这项研究给未来疫苗研发带来全新思路。”唐睿康说。

从材料上寻找突破口

用野生活病毒直接做成疫苗，在传统医学界看来是不可能完成的任务。因为这样做虽然可能大幅提高疫苗有效性，却无法保证安全性。

有没有一种方法能兼顾有效性和安全性呢？唐睿康课题组摒弃改造病毒的传统思路，决定从材料上寻找突破口。“我们希望通过材料实现对生命过程的调控，阻断病毒与宿主细胞的联系，又不影响病毒与免疫细胞的相互作用。”

课题组研究发现，医药领域常用的壳聚糖是一种理想材料。用这种从虾壳、蟹壳里提取出的聚合物制作而成的水凝胶材料有很多小孔结构，就像一个个陷阱。活病毒被放进去后，所带的负电荷与小孔结构中带正电的骨架刚好正负相吸。病毒在“陷阱”里动弹不得，只好乖乖束手就擒。

与此同时，水凝胶材料特有的水通道能让体内的免疫细胞顺利进出。为了吸引更多免疫细胞，课题组还放入了一个诱饵——碳酸钙纳米颗粒。这样一来就能调动身体免疫细胞，在材料内部完成对病毒的就地剿灭。

课题组将该复合水凝胶命名为Vax。固定病毒的Vax能够招募天然免疫细胞并激活模式识别受体，实现病毒清除。

在消灭病毒的同时，免疫细胞提取出病毒抗原信息，将其转移到淋巴结等免疫器官中。下次有病毒攻击时，免疫系统就能快速反应。论文共同通讯作者、浙江大学求是高等研究院副研究员王晓雨说：“以往我们的研究是调控一类细胞，这次是调控一个系统，打造一个‘免疫工厂’的局部微环境，从而达到理想的免疫效果。”

形象地说，在这项研究中，材料不仅能把病毒关起来，还可以召唤免疫细胞将病毒消灭，同时产生抗体向全身输送。“这样，我们就可以用‘真’病毒调动免疫系统，而过去的策略是用‘假’病毒在模拟演习中获得免疫。显而易见，在实战中获得免疫的策略更为有效。”王晓雨说。

安全有效地构建免疫屏障

在完成基础研究后，课题组与军事医学研究院合作，开展关于寨卡病毒的动物实验。

课题组将寨卡病毒固定到水凝胶里，注射到小鼠皮下。原本是液体的水凝胶感受到体温就变成了果冻状，不会在体内乱跑。所有的免疫反应在皮下隆起的“小疙瘩”里完成。几天后“小疙瘩”消失，一切就像没有发生过。

28天后，课题组再对小鼠进行测试，发现所有小鼠都经受住了病毒攻击，没有一只被感染。也就是说，疫苗有效性达到了100%。

但是，大家还是心存怀疑：这样的制备方法真的安全吗？为此，他们花5年时间做了大量实验，不断优化温度、配比等相关参数，确保水凝胶这个“免疫工厂”对外只输出“抗原产品”，同时把病毒控制在材料范围之内。实验表明，注射载入野生寨卡病毒的水凝胶后52天，实验小鼠的肝、肾、心、脑等各器官中检测不到任何病毒成分。

论文评审专家表示：“这项工作代表了一项技术进步，它使活病毒轻松、安全、有效地转化为疫苗，实现快速的、潜在的、有影响的临床转化。”

与此同时，因为不需要对病毒进行拆解、改造，疫苗制备时间大大缩短。唐睿康说，只要把活的病毒株装到特定材料里去，就能做成疫苗。今后再发生大规模疫情时，可以快速制备出安全高效的疫苗，构建免疫屏障。

此前，唐睿康课题组已有多项与疫苗有关的研究成果问世，比如，通过构建材料外壳提高疫苗热稳定性，实现常温保存。“简单地说，之前我们做的研究是利用材料实现‘好上加好’，而这次则是设计材料把‘坏的’变成‘好的’。”唐睿康说。

下一步，课题组将继续深入研究材料干预免疫系统的调控体系，在生物领域实现更多可能性。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41551-023-01014-4