网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

没人敢这么做!从MenB到RSV再到AI,这个科学家三次定义疫苗未来!

0
分享至

如果让你想象一个科学家在职业生涯中完成一次重大技术突破,这已经足够令人敬佩。但如果他不仅完成了一次,而是连续三次改写整个领域的设计规则,从B群脑膜炎球菌(MenB)到呼吸道合胞病毒(RSV),再到人工智能驱动的疫苗设计——这个人就是Rino Rappuoli,一个用“反向思维”重新定义疫苗学的传奇人物。


第一次革命:当基因组学“反着来”

20世纪以前,疫苗研发遵循着一个简单直接的逻辑:找到病原体,把它杀死或减毒,然后注射到人体。对于能培养的细菌和病毒,这个方法确实管用。但有一个致命的缺陷:对于那些难以培养、或者表面抗原高度变异的病原体,传统方法往往束手无策。

B群脑膜炎球菌(MenB)能引起脑膜炎和败血症,在几小时内夺走儿童和年轻人的生命。然而,它的荚膜多糖与人类自身组织中的分子结构相似,无法直接用作疫苗。更棘手的是,它表面那些可诱导保护性免疫的蛋白质,序列变化极大——就像流感病毒每年都要换“外套”一样,MenB也在不断改变自己的“面孔”。

在过去40年里,科学家们用传统方法只找到了十几种可能的抗原。而Rappuoli在2000年提出的“反向疫苗学”,彻底颠覆了这一模式。


传统方法是“从菌到蛋白”:先培养细菌,再把细菌“拆解”成单个成分,逐一测试它们的免疫保护能力。而反向疫苗学则是“从基因到蛋白”:先测出病原体的全部基因序列,通过计算机分析预测哪些基因可能编码表面蛋白,然后克隆表达、筛选鉴定。

这个“反向”思维带来了几个革命性突破:第一,不需要培养病原体,危险细菌也能安全研究;第二,可以预测病原体在感染人体时表达的抗原,而不只是在实验室培养皿中表达的;第三,能在极短时间内筛选出大量候选抗原。

当Rappuoli的团队将这种方法应用于MenB时,结果令人震惊:在18个月内,他们发现了85种新型表面蛋白,其中25种能诱导杀菌抗体——这个数字是过去40年传统方法发现数量的数倍。更重要的是,这些新发现的抗原大多是高度保守的球形蛋白,不受序列变异的影响。


这一成果最终催生了4CMenB疫苗——全球首个基于反向疫苗学技术获批的疫苗,也是目前唯一能广泛覆盖B群脑膜炎球菌的疫苗。它包含了三种重组蛋白抗原(fHbp、NadA、NHBA)和外膜囊泡(OMV),能诱导针对78%流行菌株的杀菌抗体。

第二次革命:结构生物学精准锁定RSV

如果说反向疫苗学解决的是“找抗原”的问题,那么第二次革命则是回答“如何让抗原呈现最佳保护构象”。

呼吸道合胞病毒(RSV)的F蛋白会“变形”:感染前是融合前构象,进入细胞后转变为稳定的融合后构象。2013年研究发现,人体自然感染后产生的保护性抗体,绝大部分针对的是不稳定的融合前构象——这正是传统疫苗屡屡失败的关键。

Rappuoli团队“反着来”:从康复者体内找到最有效的保护性抗体D25,其中和能力是当时唯一获批抗体的10到100倍。通过解析抗体与F蛋白的复合物结构,他们发现D25识别的是一个位于蛋白顶端的“超敏感位点”:抗原位点Ø。这个发现为后续稳定融合前构象、设计RSV疫苗奠定了基础。


接下来的挑战是:如何在没有D25抗体存在的情况下,让F蛋白自己稳定在这个融合前构象?

团队在F蛋白中引入了一系列突变:有的形成二硫键把蛋白“锁住”,有的填充疏水空腔让结构更紧密。经过上百次尝试,他们筛选出DS-Cav1组合——一个能耐受极端pH、温度和渗透压变化的稳定融合前构象。

当用DS-Cav1免疫小鼠和恒河猴时,诱导的中和抗体滴度是融合后构象疫苗的5-10倍,是保护性阈值的40倍。更重要的是,这些抗体同时能有效中和RSV的A和B两个亚型。

2023年,基于这一技术研发的RSV疫苗(Arexvy)获得FDA批准上市,成为全球首个获批的RSV疫苗。从发现D25抗体到疫苗获批,历时10年——这在传统疫苗研发史上已经算“光速”,但Rappuoli的第三次革命,将这个时间压缩到了几天。

第三次革命:AI让疫苗设计进入“天”时代

2022年,猴痘病毒在全球蔓延。虽然天花疫苗对猴痘有一定交叉保护,但全球大多数年轻人从未接种过,且传统疫苗效力有限。

Rappuoli团队决定用人工智能加速研发,提出了“反向疫苗学3.0”:将反向疫苗学、结构生物学与AI蛋白预测技术深度融合。

传统反向疫苗学始于基因组序列,预测表面抗原。而3.0版本更进一步:直接从感染康复者的记忆B细胞中分离抗体,通过高通量筛选找到最有效的广谱中和抗体,再用AI预测这些抗体识别的是哪个抗原。

团队从猴痘感染者或疫苗接种者的外周血中分离记忆B细胞,用混合病毒颗粒筛选出能同时中和成熟病毒和包膜病毒的抗体。最终,他们获得了一组前所未有的广谱中和抗体,能交叉中和猴痘的不同进化支,甚至能中和天花病毒。

接下来是关键一步:用AlphaFold 3预测这些抗体识别的抗原。输入抗体序列和猴痘病毒所有表面抗原序列后,AI模型在5天内给出了两个高置信度预测——OPG153,一个此前从未被发现的病毒蛋白。随后,冷冻电镜结构解析证实了AlphaFold 3的预测完全正确。

用纯化的OPG153蛋白加佐剂免疫动物,诱导的中和抗体滴度与活减毒疫苗相当,不逊于任何多价mRNA疫苗。更令人惊讶的是,这个单价的抗原就达到了多价疫苗的效果。

从抗体筛选到抗原发现,整个过程仅用几个月,而AI预测环节只用了5天。

未来已来:AI正在重新定义疫苗

从2000年反向疫苗学,到2013年结构疫苗学,再到今天AI驱动的第三代,Rappuoli三次改写了疫苗设计规则。每一次变革,都是对前一阶段的反思与超越。


如今,AI不仅加速抗原发现,更重塑了整个设计流程。当然,挑战依然存在——AlphaFold 3对猴痘抗原的预测成功率只有25%,AI模型严重依赖高质量数据,在系统疫苗学、佐剂机制等领域,这样的数据集远未形成。

但方向已经清晰:疫苗研发正从“试错”转变为一门“设计”的科学。正如Rappuoli所说:“我们不再等待感染发生,再观察谁产生了保护性抗体。我们可以直接问:什么是完美的免疫原?然后去设计它。”

不是被动等待,而是主动创造——这才是“反向疫苗学”最深刻的启示。

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11257410/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22607904/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4821650/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24179220/

https://www.nature.com/articles/s41579-026-01286-y

主编微信

注:添加微信请备注昵称+单位+研究

微信学科讨论群:病毒学群,神经科学群、临床医学、肿瘤学科群、硕博交流群和医药投资交流群(微信群审核要求较高,请各位添加主编后主动备注单位研究方向)

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
尴尬了!网传300万粉丝网红与榜一大哥线下奔现,大哥见到真人落差巨大,认为遭遇诈骗报警

尴尬了!网传300万粉丝网红与榜一大哥线下奔现,大哥见到真人落差巨大,认为遭遇诈骗报警

火山詩话
2026-11-01 06:51:47
火箭119-98大胜雷霆!斯马特创纪录,此战看到4个事实:湖人不该放走斯马特

火箭119-98大胜雷霆!斯马特创纪录,此战看到4个事实:湖人不该放走斯马特

篮球大视野
2026-11-01 11:30:22
一觉醒来,中国斯诺克9胜9负!吴宜泽轰6-0,赵心童丁俊晖过关!

一觉醒来,中国斯诺克9胜9负!吴宜泽轰6-0,赵心童丁俊晖过关!

刘姚尧的文字城堡
2026-11-01 07:35:56
“徽剑遇害案”,大咖为何集体沉默?

“徽剑遇害案”,大咖为何集体沉默?

言贩子
2026-10-31 13:04:11
快干到头!中美俄都不搭理,欧盟史上头一个,德媒直接点名卡拉斯

快干到头!中美俄都不搭理,欧盟史上头一个,德媒直接点名卡拉斯

阿筀田间生活
2026-10-31 09:42:09
小小徐婚礼烂尾收场!3个难堪场面,把人性的恶体现得淋漓尽致

小小徐婚礼烂尾收场!3个难堪场面,把人性的恶体现得淋漓尽致

柚子新媒
2026-11-01 11:46:44
一套房产650万,要缴450万的税?上海夫妻遗赠毕生积蓄与房产救人,卖房折现却被高额税费吓退…

一套房产650万,要缴450万的税?上海夫妻遗赠毕生积蓄与房产救人,卖房折现却被高额税费吓退…

大风新闻
2026-10-30 23:05:03
江西13岁女孩遭胁迫卖淫,闺蜜是主犯获刑5年6个月;父亲4年间坚持追责,涉案团伙5人案发时最大18岁、最小仅15岁,均被追究刑责

江西13岁女孩遭胁迫卖淫,闺蜜是主犯获刑5年6个月;父亲4年间坚持追责,涉案团伙5人案发时最大18岁、最小仅15岁,均被追究刑责

扬子晚报
2026-10-31 20:22:08
美国网红直播不慎露出点餐码,被网友疯狂点餐,账单累计金额达6.7万元

美国网红直播不慎露出点餐码,被网友疯狂点餐,账单累计金额达6.7万元

韩小娱
2026-10-31 17:32:07
养老金若不再大幅上调,真正承压的,可能不是已经退休的老人

养老金若不再大幅上调,真正承压的,可能不是已经退休的老人

你在偷看谁
2026-10-31 19:07:37
高市确定参加APEC!可涉台言论拒不撤销,想复刻安倍破冰就是幻想

高市确定参加APEC!可涉台言论拒不撤销,想复刻安倍破冰就是幻想

谷雨之言
2026-10-31 17:11:47
矛盾升级!WTT赛程惹大麻烦,日本乒协放话:这样的安排无法接受

矛盾升级!WTT赛程惹大麻烦,日本乒协放话:这样的安排无法接受

湘村大余
2026-10-31 11:56:44
开拓者主帅公开向杨瀚森道歉

开拓者主帅公开向杨瀚森道歉

五星体育
2026-11-01 08:55:53
喜讯!南通支云首次官宣确定2027赛季带队踢中超的主帅,值得期待

喜讯!南通支云首次官宣确定2027赛季带队踢中超的主帅,值得期待

振刚说足球
2026-11-01 11:45:13
早田希娜否认孙颖莎擦网!搞笑一幕:孙颖莎赛后疑似又被她吓一跳

早田希娜否认孙颖莎擦网!搞笑一幕:孙颖莎赛后疑似又被她吓一跳

风过乡
2026-11-01 08:55:29
火箭胜雷霆3喜1忧!申京太重要,杜兰特史密斯进化,阿门仍是麻烦

火箭胜雷霆3喜1忧!申京太重要,杜兰特史密斯进化,阿门仍是麻烦

篮球资讯达人
2026-11-01 11:12:42
中国4大长寿食物,豆腐排第4,第1很多人想不到,中老年要常吃!

中国4大长寿食物,豆腐排第4,第1很多人想不到,中老年要常吃!

牛锅巴小钒
2026-11-01 05:12:35
珠海国资风暴升级背后,最大市属国企前掌门的沉浮录

珠海国资风暴升级背后,最大市属国企前掌门的沉浮录

评论员岳连
2026-11-01 08:15:31
公路车骑行服,熟女骑行穿搭,利落面料勾勒饱满曲线

公路车骑行服,熟女骑行穿搭,利落面料勾勒饱满曲线

只要高兴就好
2026-09-24 11:58:50
6胜1负东部第一!大帝詹皇缺阵,马克西轰38分,末节15分带队逆转

6胜1负东部第一!大帝詹皇缺阵,马克西轰38分,末节15分带队逆转

无术不学
2026-11-01 09:09:04
2026-11-01 12:19:00
生命科学前沿 incentive-icons
生命科学前沿
生命科学前沿 主编
1096文章数 4524关注度
往期回顾 全部

科技要闻

52年来最惨的一天,暴跌28%英特尔冤不冤?

头条要闻

币安遭黑客攻击被转走63亿美元 马斯克嘲讽赵长鹏回怼

头条要闻

币安遭黑客攻击被转走63亿美元 马斯克嘲讽赵长鹏回怼

体育要闻

勇士翻盘湖人:世界名画,狡黠的神

娱乐要闻

侯卓成回复网友:尊重女方 别太入戏了

财经要闻

大批养老院纷纷倒闭,背后真相很现实

汽车要闻

好开更好坐 马自达EZ-60激光版补齐最后短板

态度原创

手机
本地
数码
家居
军事航空

手机要闻

高通发布骁龙X系列PC处理器Windows显卡驱动,改进多款游戏体验

本地新闻

秋假去哪玩,4 站打卡京郊限定秋色

数码要闻

酷冷至尊HOF II 500机箱白色版上架:1199元,11月4日开售

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

军事要闻

伊朗:已制定新的"敌方目标与资产清单"

无障碍浏览 进入关怀版