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重组蛋白亚单位疫苗:不依赖鸡胚仅具有单一目标抗原的流感疫苗

来源:bob娱乐    发布时间:2025-11-15 04:05:39

  流感病毒引发的季节性流行和大流行对全球公共卫生构成持续威胁,开发安全有效的疫苗是防控流感的关键手段。本文系统介绍了甲型流感病毒的结构、生命周期及重大流行历史,对比了不一样流感疫苗的优缺点,重点阐述了亚单位疫苗的研发进展,包括基于白(NP)、基质蛋白 2 胞外域(M2e)和血凝素(HA)的亚单位疫苗的设计原理、免疫机制及优化策略。文章还总结了处于临床试验阶段和已获批的流感疫苗,分析了亚单位疫苗的优势与挑战,并展望了未来发展趋势。亚单位疫苗凭借高安全性、可规模化生产等特点,成为应对流感大流行的重要候选,尤其是基于保守抗原的通用疫苗研发为长期防控流感提供了新希望。

  甲型流感病毒属于正黏病毒科,其基因组由 8 条单链负链 RNA 片段组成,编码 11 种蛋白质,包括结构蛋白(血凝素 HA、神经氨酸酶 NA、基质蛋白 M1、离子通道蛋白 M2、白 NP)、RNA 聚合酶(PB1、PB2、PA)及非结构蛋白(NS1、NS2、PB1-F2)(图 1)。

  HA:病毒表面的刺突蛋白,负责识别宿主细胞表面的唾液酸受体,介导病毒入侵,是诱导中和抗体的主要靶标。

  NA:通过切割唾液酸残基帮助子代病毒释放,是抗流感药物(如奥司他韦)的作用靶点。

  M2:形成跨膜离子通道,在病毒脱壳过程中调节 pH,对病毒复制至关重要。

  NP:包裹病毒 RNA,维持基因组稳定性,是诱导 T 细胞免疫的关键抗原。

  流感病毒的生命周期涉及多个步骤(图 2):首先通过 HA 结合宿主细胞表面的唾液酸受体,经内吞作用进入细胞;在酸性内体环境中,HA 发生构象变化,介导病毒膜与内体膜融合,同时 M2 离子通道激活,促进病毒核衣壳释放到细胞质;病毒 RNA 进入细胞核后进行转录和复制,合成的病毒蛋白与 RNA 组装成新的核衣壳,通过 NS2 介导的核输出转运至细胞膜;最后,病毒在细胞膜处组装并释放,NA 通过清除唾液酸残基防止病毒聚集,促进其扩散。

  流感病毒的抗原漂移(基因突变)和抗原转变(基因重配)是引发流行和大流行的根本原因。20 世纪以来,全球发生多次重大流感大流行:

  1918 年西班牙流感(H1N1):最严重的流感大流行,全球约 5000 万人死亡,病毒可能源自禽类,通过抗原转变获得人际传播能力。

  1957 年亚洲流感(H2N2):由 H2N2 亚型引起,源于禽流感病毒与人类流感病毒的基因重配,导致约 100 万人死亡。

  1968 年香港流感(H3N2):H3N2 亚型通过基因重配产生,致死人数约 70 万,因保留了 NA 蛋白,致病性较 1918 年病毒温和。

  2009 年甲型 H1N1 流感:源自猪流感病毒的基因重配,在全世界内迅速传播,确定诊出的病例超 29.6 万,死亡 3400 人。

  2013 年 H7N9 禽流感:首次在人类中发现,截至 2014 年 6 月报告 450 例,死亡 165 人,虽未形成持续人际传播,但仍具大流行潜力。

  此外,高致病性 H5N1 禽流感自 1997 年首次感染人类以来,累计报告 667 例,死亡率近 60%,其在禽类中的持续流行对人类健康构成长期威胁。

  目前已开发的流感疫苗最重要的包含灭活疫苗、减毒活疫苗、DNA 疫苗、病毒载体疫苗、病毒样颗粒(VLP)疫苗和亚单位疫苗,各类疫苗的优缺点及所用佐剂如下表所示:

  疫苗类型优势劣势所用佐剂灭活疫苗和减毒活疫苗 诱导强效体液和细胞免疫,保护效果明确 存在安全风险隐患(如基因重配风险),鸡蛋培养可能引发过敏 rintatolimod、MF59、AS03B DNA 疫苗 安全性高,易于规模化生产,可优化基因序列 免疫原性低,可能诱发自身免疫或恶性肿瘤风险 无 病毒载体疫苗 诱导高强度体液和细胞免疫,交叉保护力强 存在安全风险,预存免疫力可能降低效果 无 VLP 疫苗 无基因组,仅含病毒包膜蛋白,安全性高 免疫原性相比来说较低 无 亚单位疫苗 安全性最高(无感染性病毒),生产稳定可规模化,诱导特异性免疫 需佐剂或优化策略增强免疫原性 可与抗原融合或混合使用 M2e 亚单位疫苗 诱导交叉保护,潜力开发为通用疫苗 单一 M2e 免疫原性低,需多拷贝或载体融合 Iscomatrix、明矾、弗氏佐剂 NP 亚单位疫苗 含保守 T 细胞表位,诱导交叉保护 诱导中和抗体能力弱 明矾、Ribi 佐剂系统 HA 亚单位疫苗 诱导强效中和抗体,保护效果好,HA2 茎部可开发通用疫苗 HA1 易变异,诱导株特异性保护 PELC/CpG、弗氏佐剂、CpG7909 NA 亚单位疫苗 诱导针对同源病毒的保护 交叉保护力弱 Iscomatrix

  灭活疫苗和减毒活疫苗:传统疫苗类型,应用广泛,但存在基因重配风险,且鸡蛋培养可能引发过敏。

  DNA 疫苗:通过编码病毒抗原的质粒诱导免疫,安全性高但免疫原性不足,在老年人和新生儿中效果较差。

  病毒载体疫苗:利用腺病毒等载体表达流感抗原,免疫原性强,但预存抗体可能会影响效果。

  VLP 疫苗:由病毒结构蛋白组装而成,无传染性,可诱导有效免疫,但免疫原性需提升。

  亚单位疫苗:基于病毒单个或多个抗原蛋白(如HA、M2e、NP),安全性最高,是应对大流行的理想选择,但需佐剂或设计优化增强免疫原性。

  亚单位疫苗以病毒特定抗原为核心,避免了完整病毒带来的安全风险,且生产的全部过程稳定可控,成为近年来的研发热点。目前重点研究的抗原包括 M2e、NP 和 HA。

  M2e 是基质蛋白 M2 的胞外域,含 24 个氨基酸,在甲型流感病毒中高度保守(N 端 8 个氨基酸同源性近 100%),是开发通用流感疫苗的理想靶标。

  多拷贝串联:将多个 M2e 序列串联表达,如大肠杆菌表达的串联 M2e 蛋白在鸡中对 H5N1 病毒的保护效果非常明显提升。

  载体融合:与多抗原肽(MAP)、布鲁氏菌荧光素酶(BLS)等载体融合,增强免疫原性。例如,BLS-4M2e 融合蛋白在小鼠中诱导的存活率达 100%(含佐剂)或 60%(无佐剂)。

  佐剂融合:将 M2e 与免疫激活蛋白(如 ASP-1)融合,无需额外佐剂即可诱导交叉保护。研究显示,M2e3-ASP-1 融合蛋白可保护小鼠抵御不同亚型 H5N1 病毒的攻击。

  NP 是流感病毒中最保守的蛋白之一,含多个 CD8⁺T 细胞表位,可诱导交叉反应性 T 细胞免疫,为开发通用疫苗提供可能。

  免疫机制:NP 主要是通过激活 CD4⁺和 CD8⁺T 细胞清除感染细胞,虽诱导中和抗体能力弱,但可减轻疾病严重程度。

  优化策略:与佐剂(如 Ribi 佐剂系统)联合使用可增强体液和细胞免疫。例如,NP 加 Ribi 佐剂在小鼠中诱导的免疫应答明显高于未加佐剂组。

  HA 是诱导保护性免疫的关键抗原,其诱导的中和抗体可有效阻断病毒入侵,是目前亚单位疫苗的主要靶标。

  HA1 片段:含受体结合位点,诱导中和抗体能力强,但易变异,主要提供株特异性保护。通过聚糖修饰或关键中和域(CND)设计可增强交叉保护。例如,HA1-Fdc 融合蛋白(含 Fc 和三聚化基序)可诱导对不同 H5N1 毒株的交叉中和。

  HA2 片段:较 HA1 保守,尤其是茎部区域,可诱导广谱交叉保护。研究显示,HA2 肽疫苗可保护小鼠抵御 H1N1、H3N2 和 H5N1 病毒感染,是通用疫苗的重要候选。

  M1 疫苗:基质蛋白 M1 诱导的免疫可提供一定交叉保护,如大肠杆菌表达的 M1 蛋白加壳聚糖佐剂对 H9N2、H1N1 和 H5N1 病毒的保护率分别为 100%、70% 和 30%。

  NA 疫苗:传统认为交叉保护力弱,但近年发现 NA 保守表位可诱导跨亚型保护,如抗 NA 单克隆抗体可抑制所有甲型流感亚型,为多组分亚单位疫苗设计提供思路。

  皂苷类佐剂(如 GPI-0100):增强黏膜免疫,提升 HA 疫苗的黏膜 IgA 和血清 IgG 水平。

  CpG 寡核苷酸:激活 TLR9,增强 Th1 型免疫应答,与 HA 疫苗联合使用可提高中和抗体滴度。

  重组霍乱毒素 B 亚单位(rCTB):增强黏膜免疫,鼻内接种时可明显提升 HA 特异性 IgA 和 IgG 水平。

  多抗原融合:将不同抗原(如 HA1 与呼吸道合胞病毒 G 蛋白片段)融合,诱导针对多种病原体的免疫。

  结构优化:通过三聚化基序(如 foldon)维持 HA 的天然构象,增强中和抗体诱导能力。

  黏膜免疫:舌下或鼻内接种可诱导局部 IgA 应答,与肌肉注射效果相当且更易接受。

  prime-boost 策略 :DNA 初免 - 蛋白加强可增强 NP 诱导的交叉保护;鼻内初免 - 肌肉加强联合佐剂可优化系统和黏膜免疫。

  Aflunov:MF59 佐剂的 H5N1 灭活疫苗,对同源和异源毒株均有免疫原性,适用于各年龄组。

  Flublok:美国 FDA 批准的首个重组亚单位疫苗,基于昆虫细胞表达的 HA 蛋白,可快速规模化生产,为应对大流行提供保障。

  亚单位疫苗优势:在临床试验中表现出良好的安全性和免疫原性,如植物表达的 HAC1 疫苗在健康成人中诱导中和抗体应答,HAI-05 疫苗在 18-49 岁成人中安全且能诱导抗 H5N1 免疫。

  流感亚单位疫苗凭借高安全性、生产稳定性和可扩展性,成为应对流感大流行的重要手段。基于 M2e、NP 和 HA2 保守区域的通用疫苗研发取得显著进展,有望突破传统疫苗株特异性保护的局限。未来研究需聚焦以下方向:

  通用疫苗开发:利用保守抗原设计可覆盖多种亚型的疫苗,减少每年更新疫苗的需求。

  新型佐剂与递送系统:开发高效低毒佐剂,优化黏膜递送途径,提升免疫原性和依从性。

  多组分疫苗设计:联合 HA、NA、M2e 等抗原,诱导全面免疫应答,增强交叉保护。

  流感疫苗的制备工艺在技术路径上存在非常明显差异,其核心源于病毒结构特性与生产技术的适配性。传统鸡胚培养工艺制备的流感疫苗面临多重技术瓶颈:首先,流感病毒粒子包含血凝素(HA)、神经氨酸酶(NA)及白(NP)等多种结构蛋白,其中 HA 分子量约 75-80kDa,NA 约 55-60kDa,NP 约 56kDa,这种分子量的趋近性导致常规层析纯化技术难以实现有效分离;其次,鸡胚培养体系会引入宿主特异性糖基化修饰,可能改变病毒蛋白的免疫原性特征;再者,病毒复制过程中产生的缺陷干扰颗粒(DI 颗粒)会形成多组分共存的复杂体系。这一些因素共同导致传统工艺没有办法获得单一抗原成分的疫苗产品。

  与之形成鲜明对比的是,基于重组 DNA 技术的亚单位疫苗制备平台展现出显著技术优势:该技术通过基因工程将编码 HA 蛋白的 cDNA 片段克隆至杆状病毒表达载体,利用昆虫细胞培养系统来进行表达;通过优化信号肽序列和糖基化修饰位点,实现 HA 蛋白的分泌型表达;采用亲和层析与离子交换层析联用技术,可获得纯度>95% 的 HA 蛋白制剂。这种生产模式不仅规避了鸡胚适应性突变风险,还能通过模块化设计快速应对病毒变异。目前,该技术平台已成功应用于 H5N1 禽流感疫苗(Flucelvax®)及 H1N1 大流行疫苗(XBB.1.5)的生产,其诱导的中和抗体效价可达鸡胚疫苗的 1.5-2 倍,显示出更高的免疫保护效率。

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