蓖麻毒素对策续发展的需要

摘要

蓖麻毒素，一种极其强大和热稳定的毒素产生的豆类无处不在蓖麻（蓖麻厂），已作为B类生物威胁剂是适度宽松的传播归类由美国疾病控制和预防中心（CDC）。蓖麻毒素已被用作生物战和生物恐怖主义代理人的潜力。因此，对于蓖麻毒素对策的持续发展迫切需要。针对蓖麻毒素安全有效的预防性疫苗，这是FDA批准的“风险”的个人将是保证对蓖麻毒素的医疗对策的有效性的重要的第一步。

1.介绍

2001年9月11日之后，它已成为越来越清楚，有必要加强对准备从两个赞助国和生物恐怖主义的非国有发起人攻击。蓖麻毒素，从的豆产生一个非常有效的和热稳定毒素蓖麻（蓖麻子植物）[1]，已被作为B类生物威胁剂，生物战和生物恐怖主义[分类由美国疾病控制和预防中心（CDC）2]。事实上，根据库克森和诺丁汉，蓖麻毒素被代号为化合物W和美国的进攻性生物战计划[在考虑武器3]。美国情报界认为，蓖麻毒素是前苏联，伊拉克，以及可能的其他国家的生物战计划的组成部分，也是[4，五]。

口服递送时，肌肉内或通过吸入蓖麻毒素是比较容易产生和可能致命的[4]。虽然美国军事人员的一次大规模威胁是通过粉状物质可能被吸入，蓖麻毒素已被成功地用于暗杀个人，开展自杀，而在2003- 2004年，恐吓美国邮政和参议院工人[4]。本文综述了国内外对蓖麻毒素防治方法的研究进展，以及有效的蓖麻毒素防治方法的研究进展。

背景

蓖麻毒素是一个65千道尔顿（kDa）的多肽包含通过二硫键保持在一起的两个不同的多肽链（一个A链和B链）的毒素[1，4，五]。a链，约32kda，靶向核糖体，因此是一种有效的蛋白质合成抑制剂[4，五]。因此，a链被归类为核糖体失活蛋白(RIP) [4，五]。The B-chain, ~34 kDa, is a galactose or an N-acetylgalactosamine-binding lectin that attaches to cell-surface receptors [4，五]。结合和随后的内吞作用后，将全毒素通过高尔基体到内质网，其中二硫键连接的A和B链被减小行进。一旦二硫键断裂，A链分子被输送到其失活核糖体胞质溶胶中。实际上，每个小区只有一个蓖麻分子可以是足以永久抑制该细胞从执行必需的细胞蛋白质的合成[6]。

蓖麻毒素全毒素是致命的小鼠，兔子和猴子在注射剂量为5-25 μ克/公斤(4]。通过吸入，蓖麻毒素有LD₅₀在小鼠，兔，和3-17猴子 μ克/千克，和食它有一个LD₅₀每公斤20毫克[4]。当蓖麻毒素A（RTA）链从蓖麻毒素B（RTB）链分离，并肠胃外给小鼠给药时，其具有在较低剂量下有限的毒性。RTA是大约在较低剂量1000倍天然蓖麻毒毒性更低时肠胃外给予小鼠[7]。

蓖麻毒素通过三种不同的途径对人类构成潜在威胁:通过肺部系统雾化的蓖麻毒素，通过胃肠道系统的食物和水，以及通过皮肤伤口的包括简易爆炸装置的生物防护弹药[8，9]。对于超过120年，研究人员一直在研究如何对蓖麻毒素暴露都制定预防和有效治疗蓖麻毒素暴露后[4]。

3.蓖麻毒素疫苗及暴露预处理的早期研究

最初，早在19世纪90年代，保罗埃利希接种疫苗的小鼠口服剂量的蓖麻毒蛋白，随后挑战与皮下致死剂量的蓖麻[小鼠10]。后来，在20世纪40年代，福尔马林灭活的全毒素疫苗是由美国军方开发了动物的生存增强[11]。该候选疫苗在临床前测试中没有进展。对动物进行IgG多克隆抗体被动转移的预处理[12-14]或单克隆抗体针对RTA，似乎有效地保护他们免受致命注射挑战蓖麻毒素[15-17]。防止与任一IgG多克隆或针对RTA单克隆抗体的被动转移雾化蓖麻毒素的致死剂量已被证明是更难以实现。

4.预防蓖麻毒素疫苗研究进展

4.1。美国陆军蓖麻毒素疫苗发展（1990）

过去尝试制备蓖麻毒蛋白疫苗与铝胶吸附蓖麻毒素类毒素[18-20]和去糖基化RTA (dgRTA)疫苗(批次01-0419964，完全免疫)[20-22]认为，虽然这两种产品能诱导保护性免疫对动物的毒素，其作为疫苗使用的是由临床前开发过程中提出的安全问题的限制，倾向自聚集并从溶液中沉淀，和困难在与过程和产品的特性有关制造业。因此，这些候选疫苗仅限于临床前试验，从来没有发展到人体临床试验。

4.2。RiVax重组疫苗

重组蛋白RTA疫苗RiVax是基于蓖麻毒素和RTA的研究开发的研究[23，24]。RiVax基本上RTA两个简单的氨基酸取代，其中一个在LDV氨基酸序列{的氨基酸残基74-76}，假设发挥完整RTA-诱导的血管渗漏综合征（氨基酸76中起关键作用：缬氨酸取代蛋氨酸），以及在一个ribotoxic位点（其他氨基酸80：酪氨酸用丙氨酸取代）[23]。RiVax被发现具有足够的临床前安全性数据，可以进行人体I期剂量递增研究[24，25]。人体I期研究的设计如下:15名健康志愿者(3组，每组5人)接种了3次肌内RiVax (IM)疫苗(剂量为10支)g, 33克，或100 g)每隔一个月[25]。Vitetta等人证明RiVax是安全的，并在基于细胞的实验中诱导中和抗体。Vitetta等报道，在低剂量组中，1 / 5的人有中和抗体，在中剂量组中，4 / 5的人有中和抗体，在高剂量组中，5 / 5的人有中和抗体。在两个高剂量组中，中和抗体滴度相似，但稍微适中。Vitetta等人估计，该疫苗的抗蓖麻毒素注射剂量(0.3−3.0 mg)约为人体LD的1至10倍₅₀。然而，三次接种后的抗体滴度持续时间(范围:14-127天)是不理想的，与给药组无关。

虽然初始阶段RiVax我结果令人鼓舞，疫苗制剂和稳定性仍然存在问题。Vitetta等。所需的初始15日，但第一阶段的研究过程中使用四种不同的疫苗批次[25]。此外，RiVax制剂在含有50％甘油的缓冲液所需的存储在-70℃。因此，Smallshaw和Vitetta随后开发时保存在4所保留免疫原性疫苗的冻干制剂℃[26，27]。

在30名受试者的第二RiVax I期临床试验在三个不同的剂量水平，利用明矾佐剂制剂，是由一个FDA孤儿产品授予德克萨斯大学西南（UTSW）的支持。截至2011年3月29日，报名第二阶段I试验[28]完成[29]。在提交给SEC的年度报告中，Soligenix报告说，从第二期试验的初步结果显示，RiVax在所有剂量的测试中都是安全的。迄今为止，人类免疫原性数据尚未报道。Soligenix还报告说，他们在Tulane大学健康科学中心启动了一个综合项目来评估RiVax在非人灵长类动物中的有效性[29]。

4.3。RVEC重组疫苗

USAMRIID开发了重组RTA疫苗1-33/44-198 (rrta1 - 33/44 - 198)EC生产）中大肠杆菌[三十-32]。基于临床前研究，包括在新西兰白兔GLP [下进行了举足轻重的重复剂量毒理学研究33，该产品被确定在人体研究中具有合理的安全性。临床前测试显示无核糖体灭活蛋白(RIP)活性[33或血管泄漏综合征(VLS)的证据[34]。A第一期(）首先在人类不断升级，多剂量，单中心的研究，以评估RVEC的安全性和免疫原性在美国陆军传染病医学研究所，德特里克堡MD，在2011年4月推出的一期研究预计将在上半年完成。2013 [35，36]。

5.单克隆抗体用于暴露后预防的临床前开发和概念证明

Neal等人报道，在攻毒前24小时被动预防性给药(腹腔注射)GD12(小鼠IgG1单克隆抗体(Mab) -抗rta)足以保护小鼠抵抗5 LD的蓖麻毒素攻毒₅₀[37]。尼尔等人。further demonstrated that GD12 protected mice utilizing a backpack tumor delivery system after intragastric ricin challenge of 5 mg/kg. Neal et al. did not test GD12 in the setting of post-exposure prophylaxis. In a follow-up study, Neal et al. demonstrated similar protection in mice when two other monoclonal antibodies, R70 (anti-RTA) and 24B11 (anti-RTB), were passively administered using the so-called backpack tumor model [38]。小鼠在灌胃蓖麻毒素5 mg/kg刺激12-24小时后存活。另外，R70 Mab在5 mg/kg灌胃蓖麻毒素激发前12-24小时给予IP，对小鼠有保护作用。

Prigent等人证明，蓖麻毒素鼻内攻毒5 LD后7.5 h内静脉注射3个单克隆抗体(2个抗rtb, 1个抗rta)对小鼠具有保护作用₅₀[39]。因此，它会出现PRIGENT等。证明概念为有效曝光后的证明预防致死剂量鼻内攻击，以蓖麻[39]。

6.小分子抑制剂：临床前开发和暴露前预防

Stechmann等。最近报道在成功识别的选择性小分子抑制剂的，复古-2，在一个鼻蓖麻毒素攻击模型即保护小鼠，当复古-2在一小时之前挑战施用IP [40]。这种小分子抑制剂的吸引力在于它不作用于毒素本身，而是阻止毒素的逆行运输，即宿主与毒素的相互作用。Stechmann等人认为，由于Retro-2阻断逆行运输，且不作用于毒素或宿主细胞本身，因此，对Retro-2产生显著耐药性的可能性降低。此外，Retro-2似乎对HeLa细胞无毒。小分子抑制剂为开发有效预防蓖麻毒素暴露的方法提供了另一种有前景的潜在途径[41]。

7.继续发展蓖麻毒素对策的理由

Schep等。最近有些简单化地认为，虽然蓖麻毒素是有毒的，它不应该是在生物对策优先发展领域[9]。他们认为，生物恐怖分子不具备必要制定和磨蓖麻粉的技术和后勤技能。圣Georgiev的同样认为，蓖麻毒素是暗杀的，而不是大规模杀伤性武器的工具更兼容[42]。然而，拉多萨夫列维奇和Belojevic最近制定了更为引人注目的和全面的方法，以生物防御优先级和风险评估[8]。他们的方法包括了所有的CDC生物威胁代理名单上的潜在生物威胁剂。此外，他们的模型考虑了定量和定性的参数在评估风险，并有四个主要部分：行为人（政府机构/组织，恐怖团体，个人）;剂（CDC类别A，B，和C）;装置和输送的介质（空气，食品，水，传染体）;目标（直接和间接）8]。

美国国土安全部的美国军队，部（DHS）的人员，第一响应者，FBI，当地执法人员，CDC / HHS，美国环境保护署（EPA）和环境清洁人员对潜在的生物战都需要足够的保护和生物恐怖主义。因此，对于蓖麻毒素对策的持续发展迫切需要。

8.结论

尽管小分子抑制剂和单克隆抗体对接触后治疗仍然被在预临床评价，RiVax已经研究两个I期临床试验，以及RVEC目前在I期人体试验。针对蓖麻毒素是FDA批准的一种安全有效的预防性疫苗“有风险”的个体应在打击这个120岁的威胁的重要的第一步。

致谢

作者要感谢国防威胁减少局(DTRA)、化学和生物防御联合科学技术办公室(JSTO-CBD)对RVEc疫苗开发的持续支持。本文所表达的观点和意见仅为作者个人观点，不反映美国陆军、国防部或美国政府的官方政策或立场。本文所载的意见或主张仅为作者个人观点，不得视为官方政策或反映美国陆军或国防部的意见。

参考文献

1. G. A.巴林特，“蓖麻毒素：蓖麻油种子毒蛋白”毒理学第2卷第1期1，第77-102页，1974。视图:出版商网站|谷歌学术
2. 疾病控制和预防中心，"生化恐怖主义:准备和应对战略计划"发病率和死亡率周报第49卷，no。RR-4，第1-14页，2000。视图:谷歌学术
3. J.确信和J.诺丁汉，化学和生物战研究综述卷。6，每月评论出版社，纽约，NY，USA，1969年。
4. m.a. Poli, C. Roy, K. D. Huebner, D. R. Franz, N. K. Jaax，《蓖麻毒素》生物战的医学方面的，Z. F. Dembek，版，第323-335，博登研究所，华盛顿特区，美国，​​2007年。视图:谷歌学术
5. J.奥迪，M.尔森，M.帕特尔，J Schier，和J.奥斯特洛，“蓖麻毒素中毒了全面审查，”美国医学协会杂志卷。294，没有。18，页。2342年至2351年，2005年。视图:出版商网站|谷歌学术
6. 《致命剂量的abrin、ricin和modeccin进入HeLa细胞的细胞质》，实验细胞研究卷。126，没有。2，第321-326，1980。视图:谷歌学术
7. A. M.索勒-Rodriguez的，J.W UHR，J.理查森和E. S. Vitetta，“在小鼠中化学去糖基化蓖麻毒素A链的毒性，”国际期刊免疫药的卷。14，没有。2，第281-291，1992。视图:谷歌学术
8. 五，拉多萨夫列维奇和G. Belojevic，“生物恐怖主义风险评估的新模式，”生物安全与生物恐怖卷。7，没有。4，第443-451，2009。视图:出版商网站|谷歌学术
9. L. J. Schep，W. A.寺，G. A.对接，和M. D.比斯利，“蓖麻毒素作为大规模恐怖分离其实从小说的武器，”国际环境卷。35，没有。8，第1267至1271年，2009年。视图:出版商网站|谷歌学术
10. w·t·波特简介生理学参见《大学出版社》，美国马萨诸塞州剑桥，1906年。
11. A. C.应付，9司关于化学战及相关问题的技术报告摘要中的蓖麻毒素《科学研究与发展办公室》，第12章，美国华盛顿特区，1946年，第I-II部分。国防研究委员会。
12. M. A. Poli, V. R. Rivera, M. L. M. Pitt和P. Vogel，“雾化的特异性抗体可以保护小鼠免受与雾化的蓖麻毒素接触相关的肺损伤，”Toxicon卷。33，第289，1996年。视图:谷歌学术
13. M. A. Poli, V. R. Rivera, M. L. M. Pitt和P. Vogel，“雾化的特异性抗体可以保护小鼠免受与雾化的蓖麻毒素接触相关的肺损伤，”Toxicon卷。34，没有。9，第一〇三七年至1044年，1996。视图:出版商网站|谷歌学术
14. P. V.莱姆利，P. Amanatides，D. Creasia，J.的Ruvo，A.奥尼和D. C.斯塔福德，“鸡抗毒素中和蓖麻毒蛋白在体外和体内，”Toxicon， 1993年第31卷，第527页。视图:谷歌学术
15. P.五莱姆利和D. C.赖特，“被动单克隆抗体和蓖麻毒素攻击后主动免疫”Toxicon卷。30，第531，1992年。视图:谷歌学术
16. P. V.莱姆利，P. Amanatides和D. C.莱特，“鉴定和单克隆抗体的鉴定中和蓖麻毒蛋白的毒性体外和体内”,杂种细胞卷。13，没有。5，第417-421，1994。视图:谷歌学术
17. P. V. Lemley和D. C. Wright， "在被动单克隆抗体预防和蓖麻毒素挑战后，小鼠被积极免疫，"免疫学卷。76，没有。3，第511-513，1992。视图:谷歌学术
18. A.阿萨德，J. Hewetson，O. Parker等人，“A类毒素蓖麻衰减急性肺毒性，并提高在暴露于蓖麻毒蛋白气溶胶致死剂量的鼠存活，”Toxicon，第33卷第277页，1995年。视图:谷歌学术
19. J. F. Hewetson, V. R. Rivera, P. V. Lemley, M. L. Pitt, D. A. Creasia，和W. L. Thompson，“一种保护小鼠免受吸入蓖麻毒素伤害的甲醛化类毒素，”疫苗研究卷。4，没有。4，第179-187，1995。视图:谷歌学术
20. R. B. Reisler，“一个recombitant蓖麻毒素疫苗（RVEC）的开发和临床前评价，”在第9 ASM生物防御的法律程序与新兴疾病研究会议，海报210（H），华盛顿特区，美国，​​2011年2月。视图:谷歌学术
21. J. F. Hewetson等人，“免疫应答，并与去糖基化蓖麻毒素A链免疫接种后从蓖麻气溶胶暴露大鼠和小鼠的保护，”基础和应用毒理学，第30卷，补编，1996年第59条。视图:谷歌学术
22. P. V.莱姆利，D. A. Creasia，M. Plesha，D沃尔特斯和D.奥尼尔，“在小鼠蓖麻毒素亚单位疫苗和保护，从挑战”Toxicon，第32卷，第545-546页，1994年。视图:谷歌学术
23. J. E. Smallshaw，A. Firan，J.R富尔默，S.L. Ruback，V. Ghetie和E. S. Vitetta，“一种新的重组疫苗可以保护小鼠对抗蓖麻毒素中毒，”疫苗卷。20，没有。27-28，第3422-3427，2002年。视图:出版商网站|谷歌学术
24. J. E. Smallshaw，J.A.理查森，S.平，J.迅达和E. S. Vitetta，“临床前毒性和RiVax，针对蓖麻毒素的重组蛋白疫苗的功效试验，”疫苗卷。23，没有。39，第4775-4784，2005年。视图:出版商网站|谷歌学术
25. E. S. Vitetta, J. E. Smallshaw, E. Coleman等人，“重组蓖麻毒素疫苗在正常人中的试点临床试验，”美国国家科学院院刊卷。103，没有。7，第2268至2273年，2006年。视图:出版商网站|谷歌学术
26. j.e. Smallshaw和e.s. Vitetta， " RiVax的冻干配方，重组蓖麻毒素亚单位疫苗，保持免疫原性，"疫苗第28卷第2期12，第2428-2435页，2010。视图:出版商网站|谷歌学术
27. P. S. Marconescu，J.E Smallshaw，L.M。流行，S.L. Ruback和E. S. Vitetta，“RiVax的皮内施用保护从粘膜和系统蓖麻毒素中毒的小鼠，”疫苗第28卷第2期32，第5315-5322，2010。视图:出版商网站|谷歌学术
28. RiVax 1B阶段研究。ClinicalTrials.gov，2011http://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00812071?term=rivax&rank=1。
29. Soligenix年度报告2010,2011，http://www.sec.gov/Archives/edgar/data/812796/000121390011001567/f10k2010_soligenix.htm。
30. M. a . Olson, J. H. Carra, V. Roxas-Duncan, R. W. Wannemacher, L. a . Smith, C. B. Millard，“在蓖麻蛋白折叠中发现一种新疫苗”，蛋白质工程、设计与选择卷。17，没有。4，第391-397，2004。视图:出版商网站|谷歌学术
31. J. H. Carra, R. W. Wannemacher, R. F. Tammariello等人，“重组蓖麻毒素a链疫苗的改进配方增加了其稳定性和有效抗原性。”疫苗卷。25，没有。21，第4149-4158，2007年。视图:出版商网站|谷歌学术
32. “一种高效稳定的重组蓖麻毒素a链疫苗的工艺开发与cGMP生产”RVEC”,生物技术的研究进展第27卷第2期4，第1036页，2011。视图:出版商网站|谷歌学术
33. D. E. McLain, T. L. Horn, C. J. Detrisac, C. Y. Lindsey, L. a . Smith， "生物威胁剂疫苗开发进展:重组蓖麻毒素a链(rRTA) 1-33/44-198疫苗(RVEc)在雄性和雌性新西兰白兔中的重复剂量毒性研究"国际毒理学杂志第30卷，no。2，第143-152页，2011。视图:出版商网站|谷歌学术
34. A.波特，G.菲利普斯，L. Smith等人，“使用体外血管渗漏测定蓖麻毒蛋白疫苗候选（RVEC）对人类毒性的评价，”Toxicon卷。58，没有。1，第68-75，2011。视图:谷歌学术
35. RVEC第一阶段的人类临床试验，2011年，http://www.usamriid.army.mil/newsroom.cfm。
36. 安全和2011重组蓖麻毒素A链疫苗（RVEC）的免疫原性研究，http://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01317667?term=rvec&rank=1。
37. L. M.尼尔，J.奥哈拉，R.N。布雷，和N. J.螳螂，“A单克隆免疫球蛋白G抗体针对免疫显性线性表位的蓖麻毒蛋白A链赋予全身和粘膜免疫力蓖麻毒素，”感染与免疫卷。78，没有。1，第552-561，2010。视图:出版商网站|谷歌学术
38. L. M. Neal, E. A. McCarthy, C. R. Morris和N. J. Mantis，“缺乏分泌性IgA的蓖麻毒素疫苗诱导肠道免疫，”疫苗卷。29，没有。4，第681-689，2011。视图:出版商网站|谷歌学术
39. J. Prigent, L. Panigai, P. Lamourette等，“中和蓖麻毒素抗体”，公共科学图书馆·ONE卷。6，没有。5，文章ID e20166，2011。视图:出版商网站|谷歌学术
40. B. Stechmann，S. K.白族，E. Gobbo等人，“逆行转运的抑制保护免受致死挑战蓖麻毒素的小鼠，”细胞卷。141，没有。2，第231-242，2010。视图:出版商网站|谷歌学术
41. P. G. Wahome, J. D. Robertus和N. J. Mantis，“蓖麻毒素和志贺毒素的小分子抑制剂，”微生物学和免疫学的当前主题，第357卷，第179-207页，2012。视图:谷歌学术
42. 五圣Georgiev的“过敏和传染病研究所，”在对全球卫生的影响卷。2，第274-277，Humana公司出版社，纽约，NY，USA，2009年。视图:谷歌学术

版权

版权所有©2012 Ronald B. Reisler和Leonard A. Smith这是一篇开放获取下发布的文章知识共享署名许可，允许在任何媒体中不受限制地使用、发布和复制原创作品，只要原稿被正确引用。