货架稳定的疫苗避免浪费，扩大可及性
根据世界卫生组织的数据，超过50%的疫苗由于运输或储存中的错误而被浪费。由西北大学和康奈尔大学领导的一个研究小组开发了一种新的生产平台，可以在护理点快速生产疫苗，确保疫苗不会浪费，并扩大可能挽救生命的药物的获取。
新方法使用的是冷冻干燥的无细胞成分，可保存6个月或更长时间。一旦无细胞系统到达目的地并准备使用，卫生保健工作者可以用一滴水给它们补水疫苗在需求。
为了证明原理，研究人员使用该平台制作结合疫苗防止细菌感染。他们能够在一小时内生产出一剂疫苗，每剂成本约为5美元。研究人员对小鼠进行免疫，并将它们暴露在土拉菌弗朗西斯菌中病原菌如果不治疗，这是致命的。所有接种疫苗的小鼠都存活了下来。
这项研究将于2月3日发表在该杂志上科学的进步．
该研究的联合负责人、西北大学的迈克尔·朱伊特(Michael Jewett)说:“我们正在开发这种方法，按需生产治疗细菌感染的药物，但我们可以将这个平台扩展到其他药物，包括病毒疫苗或胰岛素。”“我们的无细胞方法减轻了冷链要求，将为未来快速应对病原体爆发和新出现的威胁提供一种方法。”
通过消除对复杂供应链和极端冷藏的需求，该平台也将为资源匮乏的这些地方通常没有昂贵的设施和冷藏设备。
朱伊特说:“我们倾向于在耗资数亿美元或更多的大型设施中生产药物。”“我们还必须依赖冷藏供应链。这些问题限制了药品的总体获取。我们需要重新思考药物的制造和输送。”
朱伊特是化学和生物工程西北大学麦考密克工程学院教授，西北大学合成生物学中心主任。他与康奈尔大学Robert Frederick Smith化学和生物分子工程学院William L. Lewis教授、康奈尔生物技术研究所所长Matthew DeLisa共同领导了这项工作。
Jewett实验室的博士生Jessica Stark和DeLisa实验室的研究生Thapakorn Jaroentomeechai是这篇论文的共同第一作者。
重新利用蜂窝引擎
这种新型制造平台——称为体外结合疫苗表达(iVAX)——背后的秘密是无细胞合成生物学。为了制造一个无细胞系统，研究人员移除细胞壁并收集细胞的分子机制。然后他们把这个机器放进试管里冷冻干燥。加水会引发化学反应，激活无细胞系统，将其转化为制造可用药物的催化剂。
朱伊特说:“这就像从一辆汽车中取出一个引擎，然后重新利用这个引擎。”或者在做面包时加水激活干酵母。同样，我们正在冷冻干燥细胞的核心催化剂。”
在这项研究中，研究人员利用大肠杆菌的分子机制开发了一种结合疫苗，以防止细菌感染。结合疫苗将一种病原体特有的糖附着在一种刺激免疫系统的载体蛋白上。糖就像是病原体的指纹。通过学习识别这种蛋白质作为一种外来物质，你的身体知道如何在再次遇到它时发起免疫反应来攻击它。
不幸的是，结合疫苗的制造既困难又昂贵，需要一个复杂的、多步骤的过程来分离糖并将其附着在必须单独生产的载体蛋白上。
“我们创造的技术避开了很多这些问题，”DeLisa说。“我们基本上采取了一个多步骤的过程，并将其压缩成一个反应步骤，其中糖和载体蛋白同时制成，然后在一个锅中结合在一起。”
预防抗生素耐药性
作为模型疫苗靶点，研究人员重点研究了剧毒的土拉菌弗朗西斯菌，由于其高致死率，疾病控制和预防中心将其列为a类生物恐怖主义剂。研究人员从这种致命细菌中提取了一种糖，并将其放入无细胞系统中。然后无细胞系统产生结合疫苗载体蛋白，再加上糖。
朱伊特说:“我们基本上给这些载体蛋白质提供了细菌的指纹，这样你的身体就能识别它。”
尽管人们最关心的是新型冠状病毒等病毒，但朱伊特和他的团队正专注于结合疫苗，以应对抗生素耐药细菌的新威胁。
朱伊特说:“耐抗生素微生物的增加是整个地球在未来几年都需要解决的问题。”“抗生素耐药性正在增长。这是一种缓慢蔓延的流行病。”
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