瘧疾（malaria），是由瘧原蟲寄生在人體血液內所引起的急性傳染病，通過蚊子叮咬吸血時傳播，多見于夏秋季節。據世界衛生組織報告，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重威脅之一。

預防和消除瘧疾需要有效的疫苗。唯一證明對人類瘧疾具有90%以上保護效力的免疫原（mPfSPZ）是在無菌蚊子中制造的惡性瘧原蟲子孢子（Plasmodium falciparum porozoites, PfSPZ）。開發一種無蚊體外生產PfSPZ (iPfSPZ)的方法，將大大提高PfSPZ疫苗的生產和蚊子階段的瘧疾研究，但未見成熟報道。
 

2022年12月7日，美國馬里蘭州的Sanaria公司Stephen L. Hoffman研究組在Nature期刊上發表了相關論文，報告了一種新的iPfSPZ的生產方法，可以產生數億iPfSPZ。 
  

今天小希將為您解讀這篇重磅文章~ 

● 卵囊和iPfSPZ體外生產方法

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傳統的卵囊和iPfSPZ的體外生產，需要Matrigel作為基質包被、并使用黑腹果蠅施耐德（S2）細胞作為飼養細胞，但來源于小鼠腫瘤的基質膠不符合GMP生產規范。報道中，Sanaria公司使用了一種新的體外卵囊和iPfSPZ生產方式，使用S2飼養層細胞但無需基質膠或膠原蛋白，配子/受精卵制劑可發育成卵囊，他們使用這種無基質方法進行了所有后續實驗，并在多個實驗中產生了數百萬個iPfSPZ。

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

● 結果

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1.在感染肝臟細胞的單次實驗中，來自中空纖維培養筒（HFC）培養上清液的iPfSPZ比mPfSPZ產生更多的表達惡性瘧原蟲裂殖子表面蛋白1（PfMSP1）的晚期肝期寄生蟲。

圖2 在新鮮和冷凍保存的iPfSPZ或mPfSPZ孵育6天后，表達PfMSP1的寄生蟲的數量

2.感染iPfSPZ的FRGhuHep小鼠的紅細胞期寄生蟲在體外產生了惡性瘧原蟲配子細胞，完成了惡性瘧原蟲從感染性配子細胞到感染性配子細胞的生命周期，而沒有用到蚊子或靈長類動物。

4.文章使用符合GMP的培養材料生產iPfSPZ，當將沒有基質的iPfSPZ注射到小鼠體內時，沒有不良結果

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

● 討論

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Sanaria公司使用FiberCell中空纖維細胞培養系統在體外生產了PfSPZ，并感染了培養中的人肝細胞和體內具有人源化肝臟的小鼠。這些結果為優化iPfSPZ的生產和純化以及無蚊PfSPZ疫苗的大規模生產提供了基礎，并將促進惡性瘧原蟲從配子細胞向PfSPZ發育的生物學研究。

研究證明可以大量生產在體外和體內完全發育的傳染性iPfSPZ，但仍需驗證它們的安全性，免疫原性和保護功效。這離大規模生產廉價iPfSPZ疫苗，消除惡性瘧原蟲瘧疾所導致的全球發病率和死亡率的目標又近了一步。

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參考文獻: 

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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