糖結(jié)合疫苗作為現(xiàn)代疫苗學(xué)的重要分支，在感染性疾病預(yù)防領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特價值。自 1985 年首個 b 型流感嗜血桿菌（Hib）結(jié)合疫苗問世以來，該類疫苗通過載體蛋白與多糖抗原的共價結(jié)合，成功解決了單純多糖抗原免疫原性不足的問題，尤其為 2 歲以下兒童提供了有效的免疫保護。近年來，隨著全球抗菌藥物耐藥性（AMR）問題的加劇及 ESKAPE 病原體（腸球菌屬、金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鮑曼不動桿菌、銅綠假單胞菌和腸桿菌屬）感染負擔(dān)的增加，糖結(jié)合疫苗的研發(fā)迎來了新的技術(shù)突破。本文將系統(tǒng)梳理近五年該領(lǐng)域在載體設(shè)計與抗原開發(fā)方面的創(chuàng)新性進展，為新型疫苗的研發(fā)提供理論參考。

疫苗技術(shù)演進與糖結(jié)合疫苗的生物學(xué)基礎(chǔ)

人類疫苗接種史可追溯至 16 世紀(jì)的天花預(yù)防實踐，而現(xiàn)代疫苗學(xué)的里程碑事件始于 18 世紀(jì)末詹納的牛痘疫苗研究。19 世紀(jì)巴斯德開發(fā)的狂犬病減毒活疫苗奠定了病原微生物減毒的技術(shù)基礎(chǔ)，20 世紀(jì)中期則迎來了細胞培養(yǎng)病毒疫苗（如流感、脊髓灰質(zhì)炎疫苗）和細菌類毒素疫苗（如破傷風(fēng)、白喉疫苗）的黃金發(fā)展期。糖結(jié)合疫苗的概念萌芽于 20 世紀(jì) 30 年代 Avery 與 Goebel 的多糖 - 蛋白結(jié)合研究，但直至 1985 年才實現(xiàn) Hib 結(jié)合疫苗的臨床轉(zhuǎn)化，這一技術(shù)突破源于對多糖抗原免疫特性的深入認(rèn)識 —— 單純多糖抗原僅能誘導(dǎo) B 細胞產(chǎn)生非 T 細胞依賴性免疫反應(yīng)，缺乏免疫記憶效應(yīng)，而與載體蛋白的共價結(jié)合可顯著提升其 T 細胞依賴性免疫原性，從而在嬰幼兒群體中誘導(dǎo)持久免疫保護。

細菌莢膜多糖作為糖結(jié)合疫苗的核心抗原成分，是病原菌逃避免疫系統(tǒng)識別的重要毒力因子。來自 Hib、肺炎鏈球菌、腦膜炎奈瑟菌等病原的莢膜多糖與載體蛋白（如破傷風(fēng)類毒素 TT、白喉類毒素 DT）的結(jié)合物，已被證實能有效誘導(dǎo)中和抗體產(chǎn)生。然而，臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的免疫原性干擾問題 —— 包括抗原競爭和載體誘導(dǎo)的表位抑制（CIES）—— 推動了新型載體的研發(fā)需求。CIES 現(xiàn)象源于宿主對載體蛋白的預(yù)存免疫，導(dǎo)致多糖抗原的免疫應(yīng)答被抑制，這一問題促使研究者探索具有免疫原性多樣性的新型載體系統(tǒng)。

傳統(tǒng)載體蛋白的局限性與新型載體的創(chuàng)新設(shè)計

現(xiàn)有許可疫苗中使用的傳統(tǒng)載體蛋白包括 TT、DT、CRM197（白喉毒素?zé)o毒突變體）、嗜血桿菌蛋白 D（PD）和 B 群腦膜炎球菌外膜蛋白復(fù)合物（OMPC）。這些載體雖經(jīng)長期臨床驗證具有安全性，但化學(xué)解毒過程可能導(dǎo)致蛋白結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，且重復(fù)使用易引發(fā) CIES。以 CRM197 為例，其第 52 位甘氨酸→谷氨酸的點突變雖實現(xiàn)無毒化，但其作為多價疫苗載體時的表位競爭問題仍待解決。

近五年的研究突破集中于六大類新型載體系統(tǒng)的開發(fā)，其結(jié)構(gòu)特性與應(yīng)用前景如下：

圖 1. 用于結(jié)合疫苗的新型載體蛋白；OMV 和 GMMA（1）、糖工程蛋白（2a銅綠假單胞菌外毒素 A，PDB 1IKQ）和 OMV（2b ）、蛋白質(zhì)（3a化膿性鏈球菌溶血素 O，PDB 4HSC 和3b破傷風(fēng)神經(jīng)毒素的受體結(jié)合片段 HC，PDB 1AF9）、VLP（4）、蛋白質(zhì)納米籠（5）和肽（6）。

外膜囊泡（OMV）與膜抗原通用模塊（GMMA）

OMV 作為細菌天然分泌的膜性囊泡（直徑 50-200nm），因其自佐劑特性（含脂寡糖 LOS、脂蛋白等 PAMP）和高效抗原呈遞能力，成為極具潛力的多價疫苗平臺。GMMA 作為 OMV 的工程化衍生物，通過基因編輯技術(shù)優(yōu)化膜抗原組成，進一步提升了載體的安全性與抗原裝載效率。Micoli 研究組證實，源自腸道沙門氏菌的 GMMA 與 A 組鏈球菌細胞壁寡糖的結(jié)合物，可通過還原胺化反應(yīng)實現(xiàn)高效偶聯(lián)，其誘導(dǎo)的抗體應(yīng)答水平顯著高于傳統(tǒng)蛋白載體。值得關(guān)注的是，OMV/GMMA 的超大表面積允許同時裝載多種抗原，如腦膜炎奈瑟菌 OMV 與瘧疾傳播阻斷抗原 Pfs230 的結(jié)合物，通過硫醇 - 馬來酰亞胺化學(xué)偶聯(lián)，在動物模型中展現(xiàn)出良好的免疫原性。

表1.OMV/GMMA 結(jié)合策略。

糖工程化蛋白質(zhì)與 OMV

體內(nèi)蛋白質(zhì)聚糖結(jié)合技術(shù)（PGCT）的興起顛覆了傳統(tǒng)化學(xué)偶聯(lián)模式。該技術(shù)基于空腸彎曲菌 N - 糖基化系統(tǒng)，在大腸桿菌中實現(xiàn)載體蛋白與細菌莢膜多糖的生物合成偶聯(lián)。銅綠假單胞菌外毒素 A（rEPA）經(jīng) PGCT 改造后，可高效表達攜帶大腸桿菌 O2、O6A、O25B 血清型多糖的糖蛋白結(jié)合物，其優(yōu)勢在于避免了化學(xué)合成的中間純化步驟，顯著降低生產(chǎn)成本。Harding 團隊進一步將該技術(shù)拓展至多價疫苗領(lǐng)域，利用肺炎鏈球菌天然受體蛋白 ComP 作為載體，同時偶聯(lián)多種血清型莢膜多糖（CPS），在小鼠模型中誘導(dǎo)出廣譜中和抗體。然而，OTase（寡糖基轉(zhuǎn)移酶）對不同細菌多糖的兼容性差異，仍是制約 PGCT 廣泛應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。

表2.糖工程結(jié)合策略。

新型蛋白質(zhì)載體

針對 CIES 問題，研究者從病原微生物中挖掘出一系列具有免疫原性的新型蛋白載體。化膿性鏈球菌溶血素 O（SLO）作為分泌型毒素蛋白，經(jīng)基因解毒后可作為 A 組鏈球菌細胞壁寡糖的載體，其通過點擊化學(xué)偶聯(lián)的結(jié)合物在動物實驗中展現(xiàn)出優(yōu)異的 T 細胞應(yīng)答。腸球菌分泌抗原 A 與肽基脯氨酰順反異構(gòu)酶的組合載體，被證實能有效提升糞腸球菌多糖二雜聚糖的免疫原性。值得注意的是，Wang 等設(shè)計的雙價結(jié)合疫苗 —— 將牛蜱熱肽 P0 與 Hib 多糖（PRP）同時偶聯(lián)于基因解毒破傷風(fēng)毒素（8MTT）—— 通過硫醇 - 馬來酰亞胺與 CDAP 雙化學(xué)偶聯(lián)策略，成功實現(xiàn)了兩種抗原的協(xié)同遞送，為多價疫苗設(shè)計提供了新思路。

表3. 基于蛋白質(zhì)的結(jié)合策略。

病毒樣顆粒（VLP）

VLP 作為亞單位疫苗的重要成員，通過病毒衣殼蛋白自組裝形成非感染性顆粒，其重復(fù)抗原表位結(jié)構(gòu)可高效激活 B 細胞應(yīng)答。Qβ 噬菌體 VLP 與登革病毒合成肽的結(jié)合物，通過蛋白質(zhì)展示技術(shù)實現(xiàn)抗原呈遞，在小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)出高滴度中和抗體。黃瓜花葉病毒 VLP 與 SARS-CoV-2 刺突蛋白 RBD 的偶聯(lián)物，利用病毒衣殼表面的賴氨酸殘基進行化學(xué)交聯(lián)，其誘發(fā)的 RBD 特異性 IgG 水平較傳統(tǒng)蛋白載體提升 3-5 倍。Carbral-Miranda 等進一步證實，VLP 載體可同時展示多種抗原表位，如寨卡病毒 E-DIII 蛋白與肺炎球菌多糖的共裝載，為蟲媒病毒與細菌聯(lián)合疫苗的開發(fā)提供了技術(shù)范式。

表4.VLP結(jié)合策略。

蛋白質(zhì)納米籠

蛋白質(zhì)納米籠作為新興的納米級載體平臺，以幽門螺桿菌鐵蛋白為代表，其 24 聚體結(jié)構(gòu)形成直徑 12nm 的中空球體，具有良好的生物相容性與抗原裝載能力。創(chuàng)新的 SpyCatcher-SpyTag 偶聯(lián)系統(tǒng) —— 基于化膿性鏈球菌表面蛋白的共價識別模塊 —— 實現(xiàn)了納米籠與抗原的定點偶聯(lián)。Curley 團隊利用該技術(shù)構(gòu)建的三價納米籠疫苗，同時裝載 SARS-CoV-2 RBD 的三種突變株（B.1.617.2、D614G、B.1.351），在倉鼠模型中誘導(dǎo)出廣譜中和抗體，展現(xiàn)出應(yīng)對病毒變異的獨特優(yōu)勢。此外，馬脾臟載鐵蛋白納米籠與流感病毒血凝素的硫醇 - 馬來酰亞胺偶聯(lián)物，在動物實驗中顯示出優(yōu)于傳統(tǒng)亞單位疫苗的免疫保護效果。

表5. 蛋白質(zhì)納米籠結(jié)合策略。

肽類載體

肽類疫苗以其合成便捷性與高純度優(yōu)勢，在多表位疫苗設(shè)計中嶄露頭角。通用 T 細胞表位 PADRE（13 氨基酸非天然泛 DR 表位）與化膿性鏈球菌 M 蛋白 B 細胞表位的組合肽疫苗，通過點擊化學(xué)偶聯(lián)聚亮氨酸增溶片段，在小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)出特異性體液免疫應(yīng)答。鉤蟲 APR-1 抗原的 B 細胞表位 p3 與 T 輔助表位 P25 的串聯(lián)肽，經(jīng)聚亮氨酸修飾后，可無需佐劑直接誘導(dǎo)保護性免疫反應(yīng)。值得關(guān)注的是，IC28 肽（源自細菌鞭毛蛋白）與 SARS-CoV-2 RBD 的半合成偶聯(lián)物，利用硫醇 - 馬來酰亞胺化學(xué)法實現(xiàn)共價結(jié)合，其誘發(fā)的 RBD 特異性 IgG 水平達到傳統(tǒng)佐劑疫苗的 80%，為快速應(yīng)對突發(fā)傳染病提供了技術(shù)儲備。

表6.肽結(jié)合策略。

抗耐藥菌抗原的開發(fā)進展與臨床挑戰(zhàn)

針對 AMR 相關(guān)的 ESKAPE 病原體，糖結(jié)合疫苗的抗原開發(fā)聚焦于莢膜多糖、O 抗原及表面蛋白的多價組合。金黃色葡萄球菌 5 型（CP5）與 8 型（CP8）莢膜多糖與融合蛋白（Hla-MntC-ACOL0723）的碳二亞胺偶聯(lián)物，在兔模型中誘導(dǎo)出型特異性中和抗體，對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）感染提供保護。肺炎克雷伯菌 K1 與 K2 血清型 CPS 經(jīng) PGCT 技術(shù)與 rEPA 偶聯(lián)后，在小鼠肺炎模型中展現(xiàn)出交叉保護效應(yīng)。值得注意的是，腸炎沙門氏菌鞭毛蛋白與核心 - O 多糖（COPS）的偶聯(lián)物，通過脫羧酰胺化反應(yīng)實現(xiàn)共價結(jié)合，其誘導(dǎo)的抗體不僅識別 O 抗原，還能交叉反應(yīng)于鞭毛蛋白，為沙門氏菌感染提供雙重保護。

然而，臨床轉(zhuǎn)化面臨多重挑戰(zhàn)：首先，多糖抗原的多分散性導(dǎo)致結(jié)合物結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，需建立更精準(zhǔn)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)；其次，新型載體的免疫原性評價缺乏統(tǒng)一的動物模型與臨床終點指標(biāo)；此外，多價疫苗中的抗原競爭問題尚未完全解決，需通過表位預(yù)測與載體設(shè)計優(yōu)化抗原配比。監(jiān)管層面，新型載體（如 OMV、納米籠）的 GMP 生產(chǎn)工藝仍需標(biāo)準(zhǔn)化，其長期安全性數(shù)據(jù)亦需更多臨床研究支持。

未來展望與技術(shù)趨勢

糖結(jié)合疫苗的發(fā)展正朝著精準(zhǔn)化、多價化與智能化方向邁進。基于結(jié)構(gòu)疫苗學(xué)的理性設(shè)計，如冷凍電鏡解析載體 - 抗原復(fù)合物的空間構(gòu)象，將指導(dǎo)更高效的偶聯(lián)策略開發(fā)。人工智能在表位預(yù)測與載體優(yōu)化中的應(yīng)用，有望加速新型疫苗的研發(fā)周期。此外，黏膜遞送系統(tǒng)與糖結(jié)合疫苗的聯(lián)用，可能為呼吸道與消化道感染提供更全面的免疫保護。值得期待的是，CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)在細菌多糖合成路徑改造中的應(yīng)用，將進一步提升 PGCT 技術(shù)的普適性，為罕見血清型病原體疫苗的開發(fā)提供可能。

從公共衛(wèi)生視角看，糖結(jié)合疫苗在應(yīng)對全球 AMR 危機中扮演關(guān)鍵角色，其與抗生素替代療法的聯(lián)合應(yīng)用或?qū)⒊蔀楦腥痉揽氐男路妒健Ｈ欢夹g(shù)創(chuàng)新需與可及性平衡，如何降低新型疫苗的生產(chǎn)成本、優(yōu)化冷鏈運輸條件，仍是惠及發(fā)展中國家的重要課題。未來的研究應(yīng)聚焦于基礎(chǔ)免疫學(xué)機制與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的交叉融合，推動糖結(jié)合疫苗技術(shù)在更多感染性疾病預(yù)防領(lǐng)域的拓展。

原文來源：R.M.F.van der Put, B.Metz, R.J.Pieters, Carriers and Antigens: New Developments in Glycoconjugate Vaccines.

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