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与来自UNC-Chapel Hill和杜克大学的同事一起，北卡罗来纳州立大学再生医学领域的Randall B. Terry Jr.杰出教授和北卡罗来纳州立大学/UNC-Chapel Hill生物医学工程联合系的教授Ke Cheng监督了疫苗原型从概念验证到动物研究的开发过程。
Cheng说："我们想解决与疫苗输送相关的几个挑战。首先，通过肌肉注射疫苗会使其进入肺部系统的效率较低，因此会限制其疗效。吸入式疫苗将增加其对COVID-19的益处。"
"第二，目前配方的mRNA疫苗需要冷库和训练有素的医务人员来提供它们。一种在室温下稳定且可自行注射的疫苗将大大减少病人的等待时间以及大流行期间医疗行业的压力。然而，要使它通过吸入方式发挥作用，必须重新制定输送机制。"
研究人员采用了肺球形细胞（LSCs）释放的外泌体（Exo）来直接向肺部输送疫苗。被称为外泌体的纳米囊泡最近被认为是一种有效的药物输送方法。
首先，研究人员观察了LSC-Exo是否能够将蛋白质或mRNA"载体"运送到整个肺部。研究人员将LSC-Exo的分布和保留与类似于目前用于mRNA疫苗的脂质纳米颗粒的纳米颗粒相比较。在《细胞外囊》(Extracellular Vesicle)杂志上的一篇论文中，研究人员证明，与合成脂质体颗粒相比，肺部衍生的纳米颗粒在向支气管和深层肺组织输送mRNA和蛋白质货物方面更加有效。
随后，研究人员通过用SARS-CoV-2病毒的部分穗状蛋白--被称为受体结合域或RBD--装饰LSC-Exo的外部，创造并测试了一种可吸入的、基于蛋白质的病毒样颗粒（VLP）疫苗。一篇描述该研究的论文发表在《自然-生物医学工程》上。
"疫苗可以通过各种方式发挥作用，"Cheng说。"例如，mRNA疫苗向你的细胞提供一个脚本，指示它产生对尖峰蛋白的抗体。另一方面，这种VLP疫苗将部分尖峰蛋白引入体内，触发免疫系统产生尖峰蛋白的抗体。"
在啮齿动物模型中，RBD装饰的LSC-Exo疫苗（RBD-Exo）引起了对RBD的特异性抗体的产生，并在两剂疫苗后保护啮齿动物免受SARS-CoV-2活体感染。此外，RBD-Exo疫苗在室温下保持了三个月的稳定性。
研究人员指出，虽然这项工作很有希望，但在大规模生产和纯化外泌体方面仍然存在挑战。LSCs是用于生成RBD-Exo的细胞类型，目前正处于同一研究人员进行的一期临床试验中，用于治疗退行性肺部疾病患者。
Cheng说："一种可吸入的疫苗将赋予粘膜和全身免疫力，它更方便储存和分发，并且可以大规模地自我管理。因此，尽管在扩大生产规模方面仍然存在挑战，但我们相信这是一种有前途的疫苗，值得进一步研究和开发。"
了解更多：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2773041722000014?via%3Dihub
https://www.nature.com/articles/s41551-022-00902-5
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