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3D培養(yǎng)系統(tǒng)在未來(lái)無(wú)蚊瘧疾疫苗大規(guī)模生產(chǎn)的應(yīng)用

瀏覽次數(shù)：557　發(fā)布日期：2023-1-4　來(lái)源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

瘧疾（malaria），是由瘧原蟲(chóng)寄生在人體血液內(nèi)所引起的急性傳染病，通過(guò)蚊子叮咬吸血時(shí)傳播，多見(jiàn)于夏秋季節(jié)。據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)告，全球大約40%的人口受虐疾威脅，瘧疾迄今仍是公眾健康所面臨的最嚴(yán)重威脅之一。

預(yù)防和消除瘧疾需要有效的疫苗。唯一證明對(duì)人類瘧疾具有90%以上保護(hù)效力的免疫原（mPfSPZ）是在無(wú)菌蚊子中制造的惡性瘧原蟲(chóng)子孢子（Plasmodium falciparum porozoites, PfSPZ）。開(kāi)發(fā)一種無(wú)蚊體外生產(chǎn)PfSPZ (iPfSPZ)的方法，將大大提高PfSPZ疫苗的生產(chǎn)和蚊子階段的瘧疾研究，但未見(jiàn)成熟報(bào)道。

2022年12月7日，美國(guó)馬里蘭州的Sanaria公司Stephen L. Hoffman研究組在Nature期刊上發(fā)表了相關(guān)論文，報(bào)告了一種新的iPfSPZ的生產(chǎn)方法，可以產(chǎn)生數(shù)億iPfSPZ。

今天小希將為您解讀這篇重磅文章~

● 卵囊和iPfSPZ體外生產(chǎn)方法

傳統(tǒng)的卵囊和iPfSPZ的體外生產(chǎn)，需要Matrigel作為基質(zhì)包被、并使用黑腹果蠅施耐德（S2）細(xì)胞作為飼養(yǎng)細(xì)胞，但來(lái)源于小鼠腫瘤的基質(zhì)膠不符合GMP生產(chǎn)規(guī)范。報(bào)道中，Sanaria公司使用了一種新的體外卵囊和iPfSPZ生產(chǎn)方式，使用S2飼養(yǎng)層細(xì)胞但無(wú)需基質(zhì)膠或膠原蛋白，配子/受精卵制劑可發(fā)育成卵囊，他們使用這種無(wú)基質(zhì)方法進(jìn)行了所有后續(xù)實(shí)驗(yàn)，并在多個(gè)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了數(shù)百萬(wàn)個(gè)iPfSPZ。

Sanaria公司使用FiberCell中空纖維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)（Hollow Fiber Cartridge, HFC），生產(chǎn)卵囊和iPfSPZ。使用3.2ml（C2025D）和20ml（C2011）聚砜材質(zhì)HFC，將培養(yǎng)筒用PBS或RPMI在Duet泵（速度為12）循環(huán)24小時(shí)，然后使用動(dòng)合子培養(yǎng)基平衡培養(yǎng)筒至少6小時(shí)，最后接種含有V期配子細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來(lái)的含S2細(xì)胞和受精卵和配子的動(dòng)合子培養(yǎng)基到培養(yǎng)筒的纖維外空間（ECS）中。
將儲(chǔ)液器中的動(dòng)合子體培養(yǎng)基替換為新鮮動(dòng)合子培養(yǎng)基，然后如上所述循環(huán)，22-24小時(shí)后，用卵囊培養(yǎng)基代替。持續(xù)培養(yǎng)到產(chǎn)物收獲（接種后24-30天），每3-4天更換補(bǔ)充的卵囊培養(yǎng)基。

● 結(jié)果

1.在感染肝臟細(xì)胞的單次實(shí)驗(yàn)中，來(lái)自中空纖維培養(yǎng)筒（HFC）培養(yǎng)上清液的iPfSPZ比mPfSPZ產(chǎn)生更多的表達(dá)惡性瘧原蟲(chóng)裂殖子表面蛋白1（PfMSP1）的晚期肝期寄生蟲(chóng)。

圖2 在新鮮和冷凍保存的iPfSPZ或mPfSPZ孵育6天后，表達(dá)PfMSP1的寄生蟲(chóng)的數(shù)量

2.感染iPfSPZ的FRGhuHep小鼠的紅細(xì)胞期寄生蟲(chóng)在體外產(chǎn)生了惡性瘧原蟲(chóng)配子細(xì)胞，完成了惡性瘧原蟲(chóng)從感染性配子細(xì)胞到感染性配子細(xì)胞的生命周期，而沒(méi)有用到蚊子或靈長(zhǎng)類動(dòng)物。

圖3 沒(méi)有蚊子或人類的Pf生命周期

3.文章比較了iPfSPZ和mPfSPZ之間表達(dá)mRNA的差異，在iPfSPZ和mPfSPZ之間觀察到的總體基因表達(dá)趨勢(shì)得以維持。

圖4 iPfSPZ與mPfSPZ中的基因表達(dá)

4.文章使用符合GMP的培養(yǎng)材料生產(chǎn)iPfSPZ，當(dāng)將沒(méi)有基質(zhì)的iPfSPZ注射到小鼠體內(nèi)時(shí)，沒(méi)有不良結(jié)果

圖5 通過(guò)靜脈注射人肝嵌合FRGhuHep小鼠與iPfSPZ或mPfSPZ的感染

● 討論

Sanaria公司使用FiberCell中空纖維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)在體外生產(chǎn)了PfSPZ，并感染了培養(yǎng)中的人肝細(xì)胞和體內(nèi)具有人源化肝臟的小鼠。這些結(jié)果為優(yōu)化iPfSPZ的生產(chǎn)和純化以及無(wú)蚊PfSPZ疫苗的大規(guī)模生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)，并將促進(jìn)惡性瘧原蟲(chóng)從配子細(xì)胞向PfSPZ發(fā)育的生物學(xué)研究。

研究證明可以大量生產(chǎn)在體外和體內(nèi)完全發(fā)育的傳染性iPfSPZ，但仍需驗(yàn)證它們的安全性，免疫原性和保護(hù)功效。這離大規(guī)模生產(chǎn)廉價(jià)iPfSPZ疫苗，消除惡性瘧原蟲(chóng)瘧疾所導(dǎo)致的全球發(fā)病率和死亡率的目標(biāo)又近了一步。

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END

參考文獻(xiàn):

Eappen AG, Li T, Marquette M, et al. In vitro production of infectious Plasmodium falciparum sporozoites. Nature. 2022 Dec;612(7940):534-539. doi: 10.1038/s41586-022-05466-7. Epub 2022 Dec 7. PMID: 36477528.

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