COVID-19疫苗──AZD1222(AZ,病毒載體疫苗)所應用的生物技術

簡述病AZD1222(AZ,病毒載體疫苗),所應用的生物技術。

*本系列舉的COVID-19疫苗,以在台灣的熟悉廠商所研製的疫苗為主。

*無深入探討疫苗的效果及副作用(另附於系列延伸閱讀中)

COVID-19疫苗:AZD1222 。攝影師:Mika Baumeister ;來源: Unsplash。。
AZD1222 (AZ,病毒載體疫苗)。攝影師:Mika Baumeister ;來源: Unsplash

 


 AZD1222 (AstraZeneca,AZ),以DNA為傳遞資訊的重組腺病毒疫苗

AZD1222所使用的腺病毒載體──AdChOx

其病毒載體源自黑猩猩腺病毒,屬於無包膜雙鏈 DNA (dsDNA) 病毒。所選用黑猩猩腺病毒修飾改裝成病毒載體因為人類對其沒有預先存在的免疫性。藉此期望此病毒載體在體內初次資訊時,不會運送到半路來訊息都還沒送到細胞核內,就被經驗老道的免疫特攻隊們給撲滅了。且病毒載體不具有細胞內複製的功能,也不具有傳染他人的能力,如同卸除武裝色改裝為運送DNA的小貨車

雖然理論上預期大部分的人沒有對AdChOx有預存的免疫反應,但還是有部分的人會對此病毒載體產生非預期性的不良免疫反應,如:過敏。

為什麼運送外源的DNA,需要媒介載體做體內輸送?

雖然DNA相對於mRNA在體外相對性穩定。不過在體內外曝外來源的DNA,難保情資送到細胞核內作轉訊前,就被體內的免疫小尖兵們給吃乾抹淨。所以需要載體包覆,保護外來的DNA,藉此降低運送時的受損率。再者,裸露的外源性DNA進入細胞的機率並不高,因此選用可以運送DNA的改裝版腺病毒,提高外源性DNA進入至細胞核的機率

此重組病毒內有什麼資訊

其病毒載體內部所載的DNA情報,為全長棘蛋白(NCBI Reference Sequence: YP_009724390.1)。此序列來自中國復旦大學張永振(Yong-Zhen Zhang)教授的團隊,所分享得新冠狀病毒基因資訊(GenBank: MN908947.3),並選用在此資訊中的棘蛋白資料(GenBank: QHD43416.1),載入病毒載體中為疫苗的主要情資,藉此情報運送至細胞核,達成讓細胞協製抗原的目的。

以上所述基因資訊,皆收入於美國國家生物技術資訊中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)中,提供大眾自行參閱及研究。

此重組病毒會不會將外來的DNA內嵌入自身細胞的DNA?

此類的腺病毒在目前已知的機制中,將運送的DNA嵌入宿主DNA的機率極低,其大部分運送入的DNA,會在細胞核內飄遊或掛在核內邊。也因為內嵌宿主DNA機率極低,所以在細胞以有絲分裂(mitosis)增加新細胞的過程時,外來的DNA參與複製的機率也很低,因此在分裂後的新的細胞中可能不會有外源DNA的存在;如此外來的DNA永久性存在體內細胞中的機會更低。且外來的DNA隨著時間越長,被細胞內的酵素清理掉的機率越高,數量也會隨之降低。以病毒載體來說,此改裝的腺病毒是一個相對安全的技術。

此重組病毒是怎樣製造出來的呢?

病毒本身就並沒有靠自己複製,產生新自我的能力,必須命令被感染的宿主細胞協助;再者被改造修飾後的黑猩猩腺病毒,自身並不具有命令細胞產生新病毒的能力。

所以是藉由重組的細菌人工染色體(Bacterial artificial chromosome,BAC),裝載著重組病毒及棘蛋白的基因資訊(此資訊型態為DNA模式)。載有重組病毒資訊的BAC,會藉由電穿孔(Electroporation)技術,以電壓將細胞工廠的膜鬆動,藉此產生小孔,將BAC直接送入體外培養的細胞工廠──T-Rex HEK293(被改造過人胚腎293細胞,且可以協助產生高量蛋白質得細胞株)。並且藉此外送入細胞工廠核內的DNA,大量製造出重組病毒。

*重組病毒內載的棘蛋白資訊,在細胞工廠製造重組病毒時,被抑制表達且不生產之。因此細胞工廠表面,理論上出現棘蛋白的機率很低。

腺病毒載體應用需要注意的項目

  1. 畢竟外裝為病毒載體,需要特別注意免疫系統的反應。
  2. 病毒在體內的壽命,也會影響產品的功效。
  3. 考量病毒載體是否可以有效率包裝情資。
  4. 是否在純化重組病毒時,可以去除大部分在培樣或在離心時的非必要物(如:細胞培養液、細胞碎片、離心時所添加的藥劑等)

延伸閱讀


系列延伸閱讀