免疫佐剂：疫苗研究中的首要问题

免疫佐剂：疫苗研究中的首要问题

摘要：2009年7月欧洲委员会在布鲁塞尔召开了免疫佐剂研讨会，这次研讨会的主要目的是确定科学研究中需要优先考虑的问题。他们属于研发有效疫苗中的一部分，这些疫苗主要用于预防那些威胁生命的疾病，特别是与贫困有关的疾病，诸如：艾滋病病毒∕艾滋病、疟疾、肺结核以及被忽视的传染病。免疫佐剂和相关技术的新进展以及潜在挑战、障碍的排除，认为六个问题是加快人用新型免疫佐剂发展需要优先考虑的问题。

1.对新型免疫佐剂的迫切需求

当前迫切需要预防那些威胁生命的疾病特别是与贫困有关疾病的疫苗。

当前调查研究中的大部分疫苗抗原是有高纯度的重组分子和病原体亚单位组成，所以通常缺少病原体的一些特征，包括刺激固有免疫反应的特性。因此这些疫苗通常不能诱导强烈的免疫反应，尽管对大量的佐剂都有评价，但是以铝为基础的矿物盐（明矾）佐剂依旧是当前世界范围内人类广泛使用的佐剂。通过过去的记录可知明矾的安全性很好，在预防传染病所用的疫苗中，通常用明矾作为佐剂。通过抗体反应可以阻止传染病的发生，因此在许多已经批准的疫苗中明矾佐剂效果很好。然而，明矾也存在着一些局限性，对于小分子肽以及某些疫苗（如伤寒疫苗、流感疫苗）不能增强抗体应答反应。

尤其是明矾在诱导细胞毒性T细胞和辅助性T细胞反应时作用甚微，而细胞毒性T细胞和辅助性T细胞是预防阻止对生命造成威胁的感染所必须的。因此当前的迫切任务是开发新型佐剂辅助疫苗解决那些至今不能用传统方法解决的病原体，以及克服已批准可应用佐剂的局限性。

2. 粘膜佐剂：最需优先考虑的问题

大部分病原体，包括艾滋病病毒和分枝结核杆菌侵入人类宿主，在粘膜表面建立感染。然而，现存的大多数疫苗都是注射途径来进行免疫的。通过诱导局部特定病原体免疫反应，粘膜免疫接种具有在入口处阻止粘膜转移病原体侵入的潜力，因此可以增强疫苗的免疫功效。把粘膜诱导点作为目标在其他距离远的粘膜表面也能诱导免疫反应。粘膜免疫与通过注射接种的疫苗相比有潜在的优势，如

能减轻接种时的痛苦从而增加病人的配合度。

尽管有这些优点，但是经批准人类能用的粘膜免疫疫苗很少。部分原因是没有有效、安全的粘膜免疫佐剂供人们使用。因此，有效而且安全的粘膜免疫佐剂的开发是最首要的重要问题。细菌毒素，如霍乱毒素和大肠杆菌热不稳定内毒素在动物模型中作为佐剂被广泛地研究。然而它们的毒性使其在人类免疫接种中的应用受到了限制。为了消除毒性，已经开发出了无毒或减毒但是保留佐剂活性的毒素衍生物，如单独的无毒的B亚单位霍乱毒素或与TOLL样受体9兴奋剂结合的CpG﹑由具有酶活性的CT的A1亚单位组成的CAT1-DD分子（A1亚单位与来源于金黄色酿脓葡萄球菌蛋白A的免疫球蛋白膜结合分子二聚体结合）、以及不耐热肠毒素遗传脱毒变异体，如LTK63. LT和CT衍生物因为具有与神经元潜在的粘合特性所以经鼻腔途径免疫是不合适的，然而免疫记录显示口服免疫的安全性很高。最近，作用于分子的TLR(如CpG)和作用于诸如天然杀伤性T细胞配体的α-半乳糖神经酰胺免疫刺激物的非TLR在试验测试中作为疫苗的粘膜免疫佐剂用于预防粘膜转导感染时有很好的效果。

独特的粘膜环境使开发粘膜疫苗困难重重，如：粘液的存在、有限抗原的摄取、抗原也可能降解，以及在粘膜组织中对非复制型抗原的不反应性。所有的这些在另一方面也能引起对持续环境刺激的过度的免疫应答反应。粘膜佐剂的合理设计需要更好的理解粘膜免疫系统，以及其活化的机制。为T细胞的修复、功能试验和粘膜组织中抗体的递呈设计标准的方法和为粘膜组织中主要T细胞B细胞的研究设计出试验系统是很重要的。一种替代方法就是设计一种免疫佐剂，这种佐剂能结合在注射免疫后产生的树突状细胞上。

欧洲人在研制与贫困有关的疾病有关的粘膜疫苗方面的努力对此领域的发展做出了巨大的贡献。然而，尽管他们很有潜能，但是他们的进展在全球健康议程上总是不被人们优先考虑。

3.佐剂研究发展的重要领域

3.1 理解当前佐剂发挥作用的机制

关于佐剂行使功能方式的有限信息导致了佐剂发展的经验主义偏见。最近，人们已经把注意力集中在了对已建立佐剂（如明矾和MF59）和新一代佐剂特别是TLR激活剂行使功能机制的说明上。系统生物学方法如转录组学和蛋白质组学之类的组学技术在免疫佐剂研究中的应用为理解佐剂活性新信号和行使功能机制创造了新的机会。这种方法有助于识别佐剂活性和安全性的新型预言器以及特殊路径过程，又可以反过来促进对目标疾病的工程学免疫反应。对传统和新型候选佐剂作用机制的更深理解对开发设计具有更高效率、更加安全的新型佐剂非常关键。

3.2. 利用先天固有免疫系统和适应性免疫系统之间的相互作用

最近对免疫系统功能特别是先天固有免疫力的更深一步的理解为佐剂提供

了重要的可能存在的靶标信息。我们先天性的免疫系统通过一系列的模式识别受体识别出病原体，并对其产生应答。模式识别受体包括TLRs、凝集素类受体、可溶性细胞质受体（如NLRs）、视黄酸诱导基因I样受体（RLRs）。模式识别受体诱导特异的，交叉性的先天性免疫反应。现在越来越清楚先天性免疫细胞识别到的最初原始危险信号的性质决定了适应性免疫的类型、特异性以及免疫反应的量级。这就为设计能诱导产生预期免疫反应类型的佐剂提供了独特的机会。大多数佐剂通过先天性免疫系统受体发挥作用这一认识现在正在促进以分子为基础方法的发展。例如，已经证明一些传统佐剂，包括明矾和皂苷激活NLRP3炎性因子，然而，弗氏完全佐剂包含能占用不同Toll样受体的多重病原相关分子模式。最近，先天性识别系统的配体用作新一代疫苗佐剂。因此，TLR4兴奋剂单磷酸脂质A(MPL)最近得到批准供人类使用，TLR9激活剂如CpG已进入最后的临床试验。新型TLR依赖性佐剂可能从TLR生物学增强的知识方面显现出来，也能从TLR功能试验的可用性方面体现出来，而TLR功能试验是用来筛选函数库中的小分子和天然产物。可以通过开发选择性的模式识别受体促进新型免疫佐剂的发展，包括RLHs和NLRs（如NLRP3）。而且，设计的佐剂可以包括α-半乳糖神经酰胺和其他的假定不变自然杀伤T细胞配体，最近显示这些配体作为非常有效地粘膜佐剂。不同类型的免疫刺激物与互补的具有很好免疫效果潜力的细胞因子相结合能获得最佳的免疫激活作用。这也包括使用抑制性的RNA扰乱免疫调节因子的调节作用。