與來自UNC-Chapel Hill和杜克大學的同事一起，北卡羅來納州立大學再生醫學領域的Randall B. Terry Jr.杰出教授和北卡羅來納州立大學/UNC-Chapel Hill生物醫學工程聯合系的教授Ke Cheng監督了疫苗原型從概念驗證到動物研究的開發過程。

Cheng說："我們想解決與疫苗輸送相關的幾個挑戰。首先，通過肌肉注射疫苗會使其進入肺部系統的效率較低，因此會限制其療效。吸入式疫苗將增加其對COVID-19的益處。"

"第二，目前配方的mRNA疫苗需要冷庫和訓練有素的醫務人員來提供它們。一種在室溫下穩定且可自行注射的疫苗將大大減少病人的等待時間以及大流行期間醫療行業的壓力。然而，要使它通過吸入方式發揮作用，必須重新制定輸送機制。"

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研究人員采用了肺球形細胞（LSCs）釋放的外泌體（Exo）來直接向肺部輸送疫苗。被稱為外泌體的納米囊泡最近被認為是一種有效的藥物輸送方法。

首先，研究人員觀察了LSC-Exo是否能夠將蛋白質或mRNA"載體"運送到整個肺部。研究人員將LSC-Exo的分布和保留與類似于目前用于mRNA疫苗的脂質納米顆粒的納米顆粒相比較。在《細胞外囊》(Extracellular Vesicle)雜志上的一篇論文中，研究人員證明，與合成脂質體顆粒相比，肺部衍生的納米顆粒在向支氣管和深層肺組織輸送mRNA和蛋白質貨物方面更加有效。

隨后，研究人員通過用SARS-CoV-2病毒的部分穗狀蛋白--被稱為受體結合域或RBD--裝飾LSC-Exo的外部，創造并測試了一種可吸入的、基于蛋白質的病毒樣顆粒（VLP）疫苗。一篇描述該研究的論文發表在《自然-生物醫學工程》上。

"疫苗可以通過各種方式發揮作用，"Cheng說。"例如，mRNA疫苗向你的細胞提供一個腳本，指示它產生對尖峰蛋白的抗體。另一方面，這種VLP疫苗將部分尖峰蛋白引入體內，觸發免疫系統產生尖峰蛋白的抗體。"

在嚙齒動物模型中，RBD裝飾的LSC-Exo疫苗（RBD-Exo）引起了對RBD的特異性抗體的產生，并在兩劑疫苗后保護嚙齒動物免受SARS-CoV-2活體感染。此外，RBD-Exo疫苗在室溫下保持了三個月的穩定性。

研究人員指出，雖然這項工作很有希望，但在大規模生產和純化外泌體方面仍然存在挑戰。LSCs是用于生成RBD-Exo的細胞類型，目前正處于同一研究人員進行的一期臨床試驗中，用于治療退行性肺部疾病患者。

Cheng說："一種可吸入的疫苗將賦予粘膜和全身免疫力，它更方便儲存和分發，并且可以大規模地自我管理。因此，盡管在擴大生產規模方面仍然存在挑戰，但我們相信這是一種有前途的疫苗，值得進一步研究和開發。"

了解更多：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2773041722000014?via%3Dihub

https://www.nature.com/articles/s41551-022-00902-5