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蛋白质在100℃下能保持活性,“疫苗之殇”或找到终极解决办法

时间:2017-04-27 14:16来源:未知 作者:admin
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接种疫苗是预防和控制传染病最经济、有效的公共卫生干预措施,对于家庭来说也是减少成员疾病发生、减少医疗费用的有效手段。然而,疫苗的不当使用,甚至问题疫苗的流通已成为非常严重的全球公共卫生问题。

蛋白质在100℃下能保持活性,“疫苗之殇”或找到终极解决办法

2016年,山东省爆出的“毒疫苗”事件曾让所有国人震惊,其涉案金额之巨、波及范围之广前所未见,严重冲击了公众对国内疫苗及相关监管工作的信任。案件涉及的问题就是不法分子未对疫苗按规定执行冷链储运,导致疫苗在高温下出现变质失效。

这些疫苗在注射后不但不能起到应有的作用,严重的可能致人死亡。例如狂犬病这类致命性传染病,接种者会因免疫无效而感染发病死亡。

从分类上讲,疫苗属于一种特殊的药品,它们含有经过人工处理的病原体成分,可供免疫系统识别的特征(抗原性)被保留,同时又解除了它们的杀伤力。

作为生物制剂,疫苗中包含的蛋白质对温度非常敏感,温度过高或过低都会对它们产生影响。现实中,疫苗失效多数由高温引起。高温会使蛋白质结构发生改变或遭到破坏,最终发生变性并失去活性。

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图 | 冷链示意图

这就意味着,疫苗从生产出来到人体接种,中间经历的所有流通、运输和储存环节,都必须是在低温冷藏状态下进行,即所谓的“冷链”。

而在一些经济不发达地区,由于缺乏稳定的电力供应和提供全程冷链的能力,导致冷链经常断裂,疫苗的质量难以得到有效保证,每年因此造成数百万剂疫苗的损失。

近日,来自英国巴斯大学与纽卡斯尔大学的研究人员,发明了一项新技术:可以让蛋白质在温度高达100℃的环境中保持完好无损。

他们借助沙子的主要成分——二氧化硅,这种无毒且具有良好惰性的材料——将蛋白质巧妙包裹起来,形成一种保护层。该研究发表在近期的《科学报告》刊物上。

当溶液中的蛋白质与二氧化硅混合后,二氧化硅紧密结合在蛋白质上以匹配其形状,并迅速形成多层笼状,将蛋白质包裹在内。该方法与同类技术相比,最大优点是不需要冷冻干燥,大约一半的疫苗此时都会受到损害。

蛋白质一旦与二氧化硅结合,可以不冷冻就储存或运输。值得注意的是,这种二氧化硅外层能被化学方法除去,释放出的蛋白质活性则不受影响。

这一发现意味着疫苗和其他重要药物可以更容易、更便宜和更安全地运输,特别是对偏远或基础设施匮乏的地区,此类需求往往最大。

研究团队称他们的方法为“硅化”(ensilication),并且期待能取代为了保护蛋白质产品,诸如疫苗、抗体和酶制品而实施的昂贵且往往不切实际的冷链措施。

作为该项目的带头人,巴斯大学化学系的Asel Sartbaeva博士如是说:“一旦疫苗中的蛋白质分子受到破坏且纠结在一起,就毫无用处了,你可以想像一个煮熟的鸡蛋,已再不能变回未煮熟时的样子了。”

“因此,要是能在室温甚至更高温度下储存和运输蛋白质,将会为世界各地患者在安全运输疫苗和其他药物上省却不少麻烦。

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图 | 粉末状的硅化蛋白质 图片来源:巴斯大学

“研究结果已经证明,我们可以简单可靠地利用硅化作用,保护蛋白质在高达100°C时不受破坏;或者在不造成功能损失的前提下,将其做成粉末状在室温下存放长达三年。

他们对该技术潜在的应用感到异常兴奋,试验已对三种蛋白质做了测试:破伤风疫苗、马血红蛋白和蛋清中的一种酶,而且计划对更多种疫苗、抗体、抗病毒物质、抗毒药物以及其他生物制药开展试验。