日益復雜的新疫苗旨在以廣泛的致病病原體為目標，以更低的成本、更高的效率靶向它們，采用改進的措施確保安全。為了推動這一需求，來自亞利桑那州立大學的科學家們設計出了一種傳遞高效DNA疫苗的萬能平臺，利用一種巧妙重組的細菌加速將DNA疫苗傳遞給疫苗接種者宿主細胞。研究結果在線發表在11月5日的《美國科學院院刊》（PNAS）上。

領導這一研究的是亞利桑那州立大學傳染性疾病和疫苗開發中心，美國科學院院士Roy Curtiss教授，Roy Curtiss博士是探索遺傳學基礎上的細菌定殖，入侵和誘導疾病的領頭人。曾構建了美國第一個通過在基因工程減毒細菌中遞呈保護性抗原的方法構建多效價疫苗以防治由細菌、病毒、真菌和寄生蟲病原引起的流行性疾病的平臺。文章的第一作者是生物設計研究所助理教授Wei Kong。

“在這篇論文中我們描述的技術可用于開發一種對抗所有病毒、寄生蟲、真菌的疫苗，而在開發出如我們實驗室這樣的重組減毒細菌株之前，這是絕不可能的事情，”Curtiss說。

新研究中描述的實驗性疫苗證實可在小鼠中完全抵御流感。Wei Kong強調這一創新技術可應用于快速制造有效的疫苗對抗幾乎所有感染性入侵者，顯著地降低成本，且不會對于疫苗接種者或更廣泛的公眾造成風險。

“采用一種重組減毒細菌傳遞DNA疫苗，我們每升培養物能夠得到10,000-100,000劑量，”Wei Kong說，相比注射前需費力從細菌中分離出的裸質粒DNA提高了3-4個數量級。

設計一種既安全又有效的疫苗向研究人員提出了“二十二條軍規”（Catch-22）。模擬自然感染，致病菌株通常會生成強烈的免疫反應，但要確保這樣的菌株不會引起疾病或逃逸至環境中有可能仍然存活下來，存在著許多的挑戰。滅活致病菌株或由病原體亞單位生成的疫苗為了增強安全性，舍棄了一些免疫原效應，有可能需要隨后加強劑量來確保持續的效應。

Curtiss研究小組一直致力于以傳統方法的小部分費用為代價生成兼具安全性和有效性的口服疫苗。為此，他們采用開創了新技術，采用沙門氏菌（Salmonella）作為“貨船”將一組疾病抗原傳遞給受者。結果是開發和不斷完善了一類稱作RASVs的疫苗，它能夠激起一種強烈的、全身的免疫反應，并賦予有效的免疫。

一種專門的沙門氏菌株是由Wei Kong和Curtiss研究組其他成員較早開發的關鍵創新之一。一旦完成它的免疫職責，這種沙門氏菌株就會在機體內定時自毀。為了構建這種菌株，研究人員對細菌進行了改良，使得它只能依靠一種非天然存在的糖形式存活。一旦沙門氏菌細胞耗盡作為疫苗的一部分提供給它們儲存的專用糖，它們就無法維持細胞壁的完整性，基本上完全崩潰。“這一關鍵的安全特征確保了如果排泄到環境中，沙門氏菌無法繼續作為活生物體生存下去，”Wei Kong說。

這種自我毀滅特征可以進行微調，從而使得細菌能夠完全移植到宿主細胞，觸發體液和細胞介導免疫系統武器的強有力反應。在宿主組織內，重組沙門氏菌能夠合成保護性抗原，當它們變得不穩定并裂解為細胞溶質時釋放它們的內容物。

研究小組在采用流感和分枝桿菌等各種病原體的疫苗試驗中證實了這種延遲裂解細菌的效力，Curtiss實驗室開發的一種對抗嬰幼兒肺炎的RASV疫苗目前進入到FDA  I期臨床試驗階段。這一較早的工作側重于在細菌中生成保護性蛋白質抗原，當細菌細胞在宿主細胞和組織中裂解時隨后能夠釋放出一小團這樣的抗原。

在最新的研究中，研究小組設法將一種延遲裂解的沙門氏菌株轉變為了一種萬能DNA疫苗傳遞載體。DNA疫苗是通過直接導入遺傳物質，促使宿主細胞生成特異性基因產物，從而促進對于蛋白質抗原的細胞和體液免疫反應。其關鍵性的進展在于它允許生成了通過一種稱作糖基化過程經歷宿主細胞修飾的抗原。這種存在于廣泛的致病病毒、真菌和寄生蟲中的修飾抗體需要由宿主細胞合成，而非減毒細菌。

作者們指出他們的口服RASV明顯優于早前努力采用肌肉注射或基因槍導入的DNA疫苗。這些方法無法將疫苗傳遞到粘膜組織和某些內部淋巴組織，這對于持續的保護性免疫是至關重要的。Curtiss說：“在新研究中，我們能夠保護小鼠對抗致死劑量的流感。且在小鼠中RASV的安全性也得到確立。”

Curtiss說：“包括流感、麻疹、腮腺炎和HIV等絕大多數的病毒都具有糖基化蛋白。利用細菌來生成這些蛋白質抗原你永遠無法提供保護性免疫。”Kong說：“現在我們有機會生成對抗這些病原體的疫苗。此外，這一技術允許以低成本大量快速生產DNA疫苗，凍干保存以供必要時使用。”