研究人员展示了通过两剂间隔一周施用的疫苗生成针对HIV的强免疫反应的能力。HIV病毒的快速突变使得创建成功疫苗特别具有挑战性，因为它可以轻易避开疫苗引发的抗体反应。
在过去的研究中，麻省理工学院（MIT）的研究人员发现，在两周的时间内给予多次递增剂量的HIV疫苗可能解决这个问题，因为它可以引发更多的中和抗体。然而，由于其复杂性，这种方法并不适合广泛的疫苗接种工作。
在最近的一项研究中，同样的研究人员发现，仅用两剂就可以达到类似的免疫反应，第一剂明显较小，以准备免疫系统对第二剂更强反应。
这项研究结合了计算建模和鼠类实验，以HIV包膜蛋白作为疫苗。这种疫苗的单剂型目前正在进行临床试验，研究团队希望创造另一个试验组，以使用两剂策略接种疫苗。
“通过整合物理和生命科学，我们阐明了指导这一两剂方案开发的基础免疫学问题，模拟了多剂量方案的效果，”麻省理工学院约翰·M·德奇教授、麻省理工学院医学工程与科学研究所和麻省总医院与哈佛大学拉贡研究所成员Arup Chakraborty说。
Chakraborty表示，这种技术在其他疾病的疫苗中也可能适用。
Chakraborty和前麻省理工学院教授、现任斯克里普斯研究所的Darrell Irvine是发表在《科学免疫学》上的这项研究的高级作者。主要作者是Sachin Bhagchandani博士（2023届）和Leerang Yang博士（2024届）。
中和抗体
HIV每年在全球感染超过100万人，许多人无法获得抗病毒治疗。一种有效的疫苗可以显著减少感染人数。目前在临床试验中的一种有前景的候选疫苗包含一种称为包膜三聚体的HIV蛋白，结合一种称为SMNP的纳米颗粒。SMNP作为一种佐剂，增强了B细胞对疫苗的反应。
到目前为止，这种疫苗和其他正在测试中的疫苗仅以单剂量接种。然而，越来越多的证据表明，一系列剂量在产生广泛中和抗体方面更有效。研究人员认为，七剂方案之所以有效，是因为它模拟了身体对病毒的免疫反应，免疫系统在接触更多病毒蛋白或抗原时会增强。
在最近的研究中，MIT团队研究了这种免疫反应的发展以及是否可以用更少的剂量获得相同的效果。
“施用七剂对大规模接种不切实际，”Bhagchandani指出。“我们的目标是识别递增剂量策略成功的基本因素，并探索我们是否能够在保持效果的同时减少剂量数量。”
研究团队开始实验在12天内施用1到7剂。他们发现，三剂或更多剂量的抗体反应强烈，但仅用两剂时反应较弱。通过调整剂量间隔和剂量比例，他们发现首次施用20%的疫苗，第二剂在一周后施用80%时，可以产生与七剂方案相当的免疫反应。
“理解这一现象背后的机制对未来临床应用至关重要，”Yang表示。“虽然理想的剂量比例和时间可能因人而异，但基本机制可能会保持一致。”
研究人员利用计算模型分析每种剂量方案中发生的情况。研究表明，当疫苗以单剂量施用时，大部分抗原在到达淋巴结之前被破坏，B细胞在淋巴结内被激活，以针对称为生发中心的结构中的特定抗原。
如果只有极少量完整抗原到达这些生发中心，B细胞便无法针对该抗原生成强有力的反应。
然而，有限数量的B细胞可以针对完整抗原产生抗体。因此，施用较小的首剂不会浪费太多抗原；它能够促使一些B细胞和抗体的发展。当一周后施用更大剂量的第二剂时，抗体在抗原分解之前连接到抗原，将其引导到淋巴结。这种接触使得更多的B细胞与该抗原相互作用，最终导致能够针对它的大量B细胞的出现。
“初始剂量产生少量抗体，足以与后续剂量的疫苗结合，保护其并引导其到达淋巴结。这就是我们意识到七剂并不必要的原因，”Bhagchandani解释道。“较小的初始剂量触发这种抗体生产，之后施用较大剂量的第二剂时，可以在抗体的结合下得到保护，并促进其向淋巴结的移动。”
T细胞增强
这些抗原可能在生发中心停留数周甚至更长时间，使得更多的B细胞与它们接触，从而增强开发多样化抗体的机会。
研究人员还注意到，两剂方案促使更强的T细胞反应。第一剂激活树突状细胞，诱导炎症和T细胞激活。当引入第二剂时，更多的树突状细胞被激活，进一步增强T细胞反应。
因此，与单剂量相比，两剂方案产生了五倍的T细胞反应和60倍的抗体反应。
“将‘递增剂量’方法简化为仅两次注射使其更加适合临床应用。此外，许多技术正在开发，可能在一针中复制两剂的效果，这对大规模接种工作是理想的，”Irvine补充道。
研究人员目前正在非人灵长类动物模型中评估这种疫苗策略，并探索能够在较长时间内施用第二剂的特殊材料，可能改善免疫反应。
这项研究得到了来自国家癌症研究所、美国国立卫生研究院及麻省理工学院、麻省总医院和哈佛大学拉贡研究所的Koch研究所支持（核心）拨款。
