英國變種株剋星！中研院研發「單糖化蛋白疫苗」 比現有疫苗強2.7倍
新冠肺炎爆發以來，已經造成全球上億人確診，其變種能力超強，讓不少已施打過疫苗的民衆再度染疫。中研院研究團隊近期研發單糖化棘突蛋白(monoglycosylated spike)疫苗，完整地針對棘突蛋白質序列中所有可能的抗原表位，引發更強的免疫反應，並提供更好的保護，以防止感染相關變異株。團隊實驗證實，該疫苗對於英國變種株，產生中和抗體的濃度比現行疫苗多了2.7倍。
中研院前院長翁啓惠及研究員馬徹研究團隊近期發現，目前所施打的疫苗，大多是藉由棘突蛋白驅動免疫反應，產生與記憶能抵抗新冠病毒的抗體，增加人體對新冠病毒的免疫力。
根據全球共享流感數據倡議組織所收集超過一百萬組的SARS-CoV-2 病毒基因序列分析顯示，在棘突蛋白1,273個氨基酸中有1,000多個位點容易發生突變，具有高度傳播力的英國變種和南非變種也帶有多個突變點位。
馬徹說明，病毒棘突蛋白基因位點的累積變異，不但有機會增強病毒的傳染力，還有可能大大影響現行疫苗效力。在施打疫苗後所產生的抗體，必須能夠和病毒緊密結合纔有效力，如果病毒發生突變，抗體辨識和中和病毒的能力下降甚至消失，都有可能降低疫苗所能提供的保護力。這也是目前每年流感疫苗必須重製的最大原因，而開發廣效疫苗抗棘突蛋白病毒也是科學研究的終極目標。
爲應付變種病毒，研究團隊從發展廣效流感疫苗所累積的經驗着手，他們發現棘突蛋白表面糖化的多寡對病毒和抗體的結合力有重大的影響。因爲聚糖下面所覆蓋的部分較不容易突變，可以用做抗體辨識變種病毒的特徵；只要把表面多餘的糖剃除，露出更多可供辨認的特徵，能夠讓疫苗產生數量更多且更多樣化的抗體，更有效地對抗新冠病毒及其變種株，達到以不變應萬變的目標。
▲原本的棘突蛋白（左）充滿干擾辨識的糖，馬徹團隊透過專有的糖蛋白工程，可移除疫苗棘突蛋白表面會干擾辨識的糖。（圖／中央研究院提供）
馬徹表示，「移除棘突蛋白上多餘的糖，就像是讓病毒脫去僞裝，是發展對抗新冠病毒廣效疫苗最有效的策略。」依據這樣的理念，馬徹團隊運用專有的糖蛋白工程，移除疫苗棘突蛋白表面會干擾辨識的糖，開發出單糖化棘突蛋白疫苗Smg，並以兩種動物模型驗證這個廣效疫苗的效用，一是以倉鼠模型模擬輕症的患病情境；另一個則是使用替換成人類ACE2受體的基因轉殖鼠，模擬人類受到病毒感染引發成重症的狀態。
研究團隊也提到，在P3實驗室，兩個動物模型實驗結果都顯示，比起一般的全糖抗原(Sfg), 單糖棘突蛋白疫苗(Smg)在對抗新冠病毒(非變異株)具有更加好的保護效果。即使感染致死量的SARS-CoV-2病毒，注射了Smg疫苗的hACE2基因轉殖鼠仍具有百分之百的存活率。另外，實驗結果亦發現，相較於一般疫苗，接種Smg廣效疫苗的小鼠，體內所產生的抗體對於病毒親和力較高，中和性抗體濃度也較高，包括原始病毒株、英國株及南非株病毒都有效。其中更值得注意的是，單糖疫苗對抗英國株的表現特別亮眼，所產生的中和抗體濃度是現有疫苗的2.7倍。
該研究論文第一作者爲在基因體中心從事研究工作的廖心瑜、黃菡頤、陳曉蕊，參與實驗室包括基因體中心的翁啓惠、馬徹，鄭婷仁、研究員林國儀、研究技師詹家琮團隊，以及中研院分生所特聘研究員薛一蘋、研究副技師蔡青宴、生醫所研究副技師陳燕輝，以及臺大醫院檢驗醫學部副主任張淑媛。
此研究成果已申請美國臨時案專利，並於5月25日於彙集報導SARS-CoV-2最新研究的Preprint線上期刊網站BioRxiv公佈。