疟疾（malaria），是由疟原虫寄生在人体血液内所引起的急性传染病，通过蚊子叮咬吸血时传播，多见于夏秋季节。据世界卫生组织报告，全球大约40%的人口受虐疾威胁，疟疾迄今仍是公众健康所面临的最严重威胁之一。

预防和消除疟疾需要有效的疫苗。唯一证明对人类疟疾具有90%以上保护效力的免疫原（mPfSPZ）是在无菌蚊子中制造的恶性疟原虫子孢子（Plasmodium falciparum porozoites, PfSPZ）。开发一种无蚊体外生产PfSPZ (iPfSPZ)的方法，将大大提高PfSPZ疫苗的生产和蚊子阶段的疟疾研究，但未见成熟报道。
 

2022年12月7日，美国马里兰州的Sanaria公司Stephen L. Hoffman研究组在Nature期刊上发表了相关论文，报告了一种新的iPfSPZ的生产方法，可以产生数亿iPfSPZ。 
  

今天小希将为您解读这篇重磅文章~ 

● 卵囊和iPfSPZ体外生产方法

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传统的卵囊和iPfSPZ的体外生产，需要Matrigel作为基质包被、并使用黑腹果蝇施耐德（S2）细胞作为饲养细胞，但来源于小鼠肿瘤的基质胶不符合GMP生产规范。报道中，Sanaria公司使用了一种新的体外卵囊和iPfSPZ生产方式，使用S2饲养层细胞但无需基质胶或胶原蛋白，配子/受精卵制剂可发育成卵囊，他们使用这种无基质方法进行了所有后续实验，并在多个实验中产生了数百万个iPfSPZ。

Sanaria公司使用FiberCell中空纤维细胞培养系统（Hollow Fiber Cartridge, HFC），生产卵囊和iPfSPZ。使用3.2ml（C2025D）和20ml（C2011）聚砜材质HFC， 将培养筒用PBS或RPMI在Duet泵（速度为12）循环24小时，然后使用动合子培养基平衡培养筒至少6小时，最后接种含有V期配子细胞转化而来的含S2细胞和受精卵和配子的动合子培养基到培养筒的纤维外空间（ECS）中。
将储液器中的动合子体培养基替换为新鲜动合子培养基，然后如上所述循环，22-24小时后，用卵囊培养基代替。持续培养到产物收获（接种后24-30天），每3-4天更换补充的卵囊培养基。

● 结果

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1.在感染肝脏细胞的单次实验中，来自中空纤维培养筒（HFC）培养上清液的iPfSPZ比mPfSPZ产生更多的表达恶性疟原虫裂殖子表面蛋白1（PfMSP1）的晚期肝期寄生虫。

图2 在新鲜和冷冻保存的iPfSPZ或mPfSPZ孵育6天后，表达PfMSP1的寄生虫的数量

2.感染iPfSPZ的FRGhuHep小鼠的红细胞期寄生虫在体外产生了恶性疟原虫配子细胞，完成了恶性疟原虫从感染性配子细胞到感染性配子细胞的生命周期，而没有用到蚊子或灵长类动物。

4.文章使用符合GMP的培养材料生产iPfSPZ，当将没有基质的iPfSPZ注射到小鼠体内时，没有不良结果

图5 通过静脉注射人肝嵌合FRGhuHep小鼠与iPfSPZ或mPfSPZ的感染

● 讨论

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Sanaria公司使用FiberCell中空纤维细胞培养系统在体外生产了PfSPZ，并感染了培养中的人肝细胞和体内具有人源化肝脏的小鼠。这些结果为优化iPfSPZ的生产和纯化以及无蚊PfSPZ疫苗的大规模生产提供了基础，并将促进恶性疟原虫从配子细胞向PfSPZ发育的生物学研究。

研究证明可以大量生产在体外和体内完全发育的传染性iPfSPZ，但仍需验证它们的安全性，免疫原性和保护功效。这离大规模生产廉价iPfSPZ疫苗，消除恶性疟原虫疟疾所导致的全球发病率和死亡率的目标又近了一步。

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参考文献: 

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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