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Daniel Siegwart/董一洲/陶伟教授 Nature Reviews:基于纳米技术的mRNA疫苗
2023-09-08  来源:高分子科技

  mRNA 疫苗已成为一项具有革命意义的工具,能够快速、精确地应对各类传染病和癌症。与传统的疫苗,如灭活病毒、病毒载体、蛋白质亚基或DNA疫苗相比,mRNA疫苗具有众多优点,包括设计简单、生产迅速、安全性高和效果卓越等。然而,由于 mRNA分子固有的不稳定性和易降解性,有效且有针对性的递送仍然是一个巨大的挑战。纳米技术为克服这些障碍并增强mRNA疫苗的功效提供了创新的解决方案。



  近哈佛大学医学院陶伟教授团队,与西奈山伊坎医学院董一洲教授团队以及德克萨斯大学西南医学中心Daniel J. Siegwart教授合作在Nature旗下权威杂志Nature Reviews Methods Primers在线发表了Nanotechnology-based mRNA vaccines 的综述,为读者提供全面的基于纳米技术 mRNA 疫苗的详尽概述。 mRNA疫苗的纳米载体递送效率主要受其成分以及物理和化学性质的影响。此外,给药途径对于mRNA疫苗的器官分布、蛋白质表达动力学以及疫苗的保护效力产生着重要影响。该联合团队首先介绍了如何通过合理设计和优化纳米材料,以高效封装和传递mRNA分子,对当前mRNA疫苗的给药途径进行了总结1 


1. 用于mRNA疫苗递送的纳米平台和递送途径


  此外,作者还详细描述了如何分析和验证基于纳米材料的mRNA疫苗的功效和毒性(2)。对于纳米载体的评估主要包括其化学组成、结构特征、形状大小、分散度、表面电荷、mRNA包封率以及体内外毒性等方面。而对于mRNA疫苗本身,则主要从细胞水平(如细胞摄取率、细胞毒性、细胞生物学功能和基因表达等)、动物水平(功效和毒性),以及临床水平(抗体水平和不良反应的监测等)等进行评估。 


2. 评估mRNA疫苗及其递送载体的效力和毒性的方法


  随后,作者回顾了mRNA疫苗在预防和治疗感染性疾病(包括新型冠状病毒)癌症和其他疾病中的创新应用(34)。紧接着作者对提高mRNA疫苗研究数据的可重复性和数据存储方式提出了一些策略和建议。尽管 mRNA 疫苗被广泛认为是一种有前景的预防和治疗方法,但现有的 mRNA 疫苗仍然面临许多限制,包括细胞内和细胞外屏障、免疫原性和安全性等问题。最后,作者总结并展望了基于纳米平台的mRNA疫苗在未来十年中所面临的挑战和发展前景。Nature Reviews Methods Primers编辑部也于期刊同期发表了PrimeView类型的观点论文,并对该论文进行了高度总结和推介5)。


  上述论文的第一作者为哈佛大学医学院的博士后陈淑英博士,哈佛大学医学院的博士后黄咸钢博士西奈山伊坎医学院薛涌尔博士和德克萨斯大学西南医学中心Ester álvarez-Benedicto博士为该工作的共同第一作者。哈佛大学医学院的陶伟教授西奈山伊坎医学院的董一洲教授以及德克萨斯大学西南医学中心的Daniel J. Siegwart教授为该工作的共同通讯作者 


3. mRNA疫苗的结构特征及针对传染病的mRNA疫苗的免疫机制(以mRNA新冠疫苗为例) 


4. mRNA癌症疫苗的分子机制 


5. Nature Reviews Methods Primers编辑部也于期刊同期发表了PrimeView类型的观点论文,并对该论文进行了高度总结和推介


  参考文献: Shuying Chen, Xiangang Huang, Yonger Xue, Ester álvarez-Benedicto, Yesi Shi, Wei Chen, Seyoung Koo, Daniel J. Siegwart*, Yizhou Dong*, and Wei Tao*. "Nanotechnology-based mRNA vaccines."Nature Reviews Methods Primers 363(2023). 

  https://www.nature.com/articles/s43586-023-00246-7 


通讯作者简介


  陶伟教授是哈佛大学附属布莱根妇女医院Farokhzad Family创新杰出讲席教授(Endowed Chair)、哈佛大学医学院助理教授,也是所在单位历史上第一个以助理教授身份获得杰出讲席教授头衔(Farokhzad Family Distinguished Chair for Innovation)的华人学者。陶教授致力于药物载体和生物材料的研发及其广泛的生物医学应用(尤其是mRNA/siRNA等核酸药物的递送),目前以独立通讯或最后通讯作者身份在《自然》系列期刊(Nature Medicine, Nature Nanotechnology, Nature Reviews Materials, Nature Reviews Cancer, Nature Reviews Cardiology, Nature Protocols等)、《科学》系列期刊(Science Translational Medicine等)、《美国科学院院刊》(PNAS)、《细胞出版社》系列期刊(Matter, Med, Trends in Chemistry等)、JACS/Angewandte Chemie/Advanced Materials/Chemical Reviews/Chemical Society Reviews等期刊发表论文80余篇。


  陶教授是科睿唯安“全球高被引学者”、全球前2%顶尖科学家,《麻省理工科技评论》曾将他选为中国科技创新35人之一(TR35),微软学术曾将他选为纳米技术的全球前5位趋势作者以及纳米医学的顶级作者。此外,化学领域期刊Chemical Society Reviews曾将陶教授选为全球范围内的Emerging Investigator,材料领域期刊Advanced Materials和Materials Today也都曾共同将陶教授评为Rising Star。陶教授还作为Principal Investigator获得了美国METAvivor青年研究员奖、美国心脏协会(AHA)合作科学奖、AHA变革性项目奖、AHA早期Faculty独立奖、美国肺部协会(ALA)Courtney Cox Cole肺癌研究奖、诺和诺德ValidatioNN研究奖、哈佛大学医学院/哈佛附属布莱根妇女医院启动基金、健康技术创新奖、纳米医学研究中心基金、系基础科学基金、Khoury科技创新奖、Gillian Reny Stepping Strong研究中心突破创新者奖、纳米技术基金等项目资助。陶教授还受邀担任了多个科学期刊的主编/副主编/编辑或编委会成员(包括《细胞出版社》Matter期刊的顾问编委、《美国科学院院刊》PNAS的编辑、eLife的客座编辑等)。

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