楊駿昊,楊雅婷 綜述,王曉春 審校

(安徽理工大學(xué)病原微生物實(shí)驗(yàn)室,安徽 淮南 232001)

結(jié)核病(TB)由結(jié)核分枝桿菌(M.tb)感染呼吸道引起的,這仍然是一個威脅全球健康的疾病。在世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)布的《2022年全球TB報告》中提到,2021年估計有1 060萬人患TB,2020年為1 010萬人,2021年有160萬人死于TB[包括187 000名人類免疫缺陷病毒(HIV)攜帶者],而2020年為150萬人(包括214 000名HIV攜帶者)。此外,與2020年相比,2021年TB發(fā)病率提高了3.6%,扭轉(zhuǎn)了過去20年來每年下降近2%的趨勢[1]。目前唯一獲得許可并在臨床上廣泛應(yīng)用的TB疫苗是已有100年歷史的卡介苗(BCG)[2],于1921年首次用于人體,可預(yù)防兒童播散性TB,但對青少年和成年人肺結(jié)核的預(yù)防效力不理想[3]。

改善TB疫苗接種效果的研究策略主要包括以下2種,即全菌疫苗和開發(fā)BCG初免后增強(qiáng)型疫苗。前者主要包括優(yōu)化結(jié)核分枝桿菌、BCG和環(huán)境分枝桿菌(NTM)等,如在BCG的優(yōu)化中,包括BCG的重新接種、接種途徑的改變、重組BCG的構(gòu)建,其安全性、有效性存疑。后者主要為亞單位疫苗,包括病毒載體疫苗和重組蛋白/佐劑疫苗。鑒于WHO不建議重新接種BCG(已證實(shí)重復(fù)接種BCG對預(yù)防TB缺乏有效性),但全球BCG接種覆蓋率高,亞單位類疫苗備受青睞。尤其是病毒載體疫苗可模擬結(jié)核分枝桿菌進(jìn)入人體方式、易于標(biāo)準(zhǔn)化且常不需要佐劑參與,具有重要的研究價值和廣泛的臨床應(yīng)用前景。在過去的十幾年里,研究者們設(shè)計了若干條基于病毒載體的疫苗,在動物和人群實(shí)驗(yàn)中獲得了理想的預(yù)防效果,可有效增強(qiáng)基于BCG初免后誘導(dǎo)的免疫保護(hù)力。

1 重組病毒載體類型疫苗的優(yōu)勢

鑒于BCG的預(yù)防效力在逐漸下降,因此迫切需要研發(fā)有效的TB疫苗?，F(xiàn)有的疫苗技術(shù)包括DNA疫苗、亞單位疫苗、佐劑疫苗和減毒活疫苗和重組病毒載體疫苗,上述每一種疫苗類型都有自己的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)[4]。本文重點(diǎn)列述了臨床試驗(yàn)中重組病毒載體疫苗最新研究進(jìn)展。重組病毒載體疫苗能夠通過模擬病原體入侵生物體的過程誘導(dǎo)強(qiáng)大的免疫反應(yīng),并導(dǎo)致長期免疫記憶的形成[5]。

病毒提供了一些廣泛使用的疫苗載體。重組病毒載體疫苗能夠通過模擬病原體入侵生物體的過程誘導(dǎo)強(qiáng)大的免疫反應(yīng),并導(dǎo)致長期免疫記憶的形成。大多數(shù)病毒疫苗載體都具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)可以容納編碼大抗原片段的基因;(2)具有穩(wěn)定的外源基因表達(dá)效率;(3)可以誘導(dǎo)高水平的細(xì)胞和體液免疫反應(yīng);(4)載體本身誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)在一定程度上有可能增強(qiáng)抗原特異性的免疫記憶;(5)并不總是需要使用佐劑;(6)易于操作和培養(yǎng);(7)使用減毒的或復(fù)制缺陷的病毒,具有明確的感染機(jī)制,提供了強(qiáng)大的安全性;(8)一次免疫一般能誘導(dǎo)出較強(qiáng)的免疫記憶,可能不需要重復(fù)接種。

病毒載體通常包括修飾的痘病毒(MVA)或人類起源的腺病毒亞型(AdHu)、修飾的腺病毒載體(ChAdOx1.85A)及雞痘病毒。雖然開發(fā)了幾種腺病毒疫苗,但效果不理想。

2 目前進(jìn)入臨床試驗(yàn)和臨床前試驗(yàn)的病毒載體TB疫苗

病毒載體TB疫苗作為BCG初免后的增強(qiáng)型疫苗,已證實(shí)可誘導(dǎo)出強(qiáng)大的細(xì)胞免疫應(yīng)答水平,是行之有效的亞單位疫苗。目前進(jìn)入臨床試驗(yàn)和臨床前試驗(yàn)的病毒載體TB疫苗見表1、2。

表1 目前正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)的病毒載體TB候選疫苗

表2 目前處于臨床前動物模型階段的病毒載體TB候選疫苗

3 重要的TB病毒載體疫苗簡介

3.1MVA85A MVA85A是第1個進(jìn)入潛伏TB感染(LTBI)患者安全性和免疫原性研究的新型TB疫苗[6]。實(shí)驗(yàn)人員將編碼結(jié)核分枝桿菌的phoP和fadD26基因剔除以確保疫苗的安全性,而且也保留大部分針對TB的T細(xì)胞表位[7]。改良的安卡拉牛痘(MVA)病毒技術(shù)被開發(fā)出來用作BCG的增強(qiáng)劑,為MVA85A疫苗候選疫苗誘導(dǎo)Th1和Th17抗原特異性應(yīng)答。MVA85A插入了長達(dá)10 kbp的強(qiáng)大免疫原性序列,并可有效地誘導(dǎo)特異性T細(xì)胞反應(yīng)[8]。表達(dá)抗原Ag85A的MVA(MVA85A),在低劑量氣霧劑感染后能誘導(dǎo)強(qiáng)烈的、Ag85A特異性的CD4+和CD8+T細(xì)胞反應(yīng)。此外,MVA85A對未感染HIV的新生兒是安全的,同時誘導(dǎo)了適度的抗原特異性免疫反應(yīng)[9]。在臨床Ⅱa期試驗(yàn)中,MVA85A共表達(dá)干擾素g、腫瘤壞死因子-α和白細(xì)胞介素-2(IL-2),可誘導(dǎo)以多功能為主的CD4+T細(xì)胞有效且持久的反應(yīng)。與未感染HIV的接種者相比,HIV感染者在接種前和接種后的T細(xì)胞反應(yīng)量較低。抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療對MVA85A的免疫原性無明顯影響[10]。在臨床Ⅱb期試驗(yàn)中,MVA85A在以前接種過BCG的健康嬰兒中具有良好的耐受性和免疫原性[11]。

3.2Ad5Ag85A Ad5Ag85A包括表達(dá)分枝桿菌抗原Ag85A,是一個非復(fù)制型腺病毒血清5型(Ad5)[4]。 Ag85A蛋白可以誘導(dǎo)強(qiáng)烈的Th1型細(xì)胞免疫應(yīng)答,表明該病毒載體可誘導(dǎo)高水平的抗原特異性細(xì)胞產(chǎn)生。在小鼠模型上的初步研究表明,如果通過鼻腔給藥,Ad5Ag85A是一種潛在的BCG增強(qiáng)型候選疫苗[12]。動物實(shí)驗(yàn)也證實(shí),鼻腔注射Ad5Ag85A增強(qiáng)保護(hù)作用與肺內(nèi)產(chǎn)生γ干擾素(IFN-γ)的T細(xì)胞數(shù)量密切相關(guān)[13]。與MVA85A疫苗研究方法相類似,Ad5Ag85A疫苗的安全性、免疫原性和保護(hù)效果通過使用氣霧劑和肌肉注射進(jìn)行了研究[14]。在2022年,一項(xiàng)Ⅰb期試驗(yàn)表明,Ad5Ag85A氣霧劑在以前接種過BCG的成年人中也是安全和耐受性良好的。但是該疫苗的一個潛在缺點(diǎn)是大量的抗AdHu5抗體傾向于在人類中預(yù)先存在,可能影響該疫苗的保護(hù)力;盡管疫苗的發(fā)明者證明AdHu5抗體不會影響AdAg85A(65)的安全性和免疫原性[5]。在一小群HIV感染、BCG接種、TB感染和未感染的成年人中,CD+T細(xì)胞數(shù)大于350個/mm3,耐受性好,安全,并誘導(dǎo)了對Ag85A和Ag85B的多功能CD4+和CD8+T細(xì)胞應(yīng)答,但未能持續(xù)[15]。

3.3AERAS-402/Crucell Ad35 基于AdHu35的表達(dá)Ag85A、Ag85B和TB10.4的重組疫苗——AERAS-402是由Crucell和AERAS組織聯(lián)合開發(fā)的。該疫苗是一種復(fù)制缺陷型35型腺病毒,含有編碼3種結(jié)核分枝桿菌標(biāo)志性抗原Ag85A、Ag85B和TB10.4融合蛋白的DNA[16]。黏膜(鼻腔)和肌肉注射AERAS-402均可對感染小鼠的結(jié)核分枝桿菌產(chǎn)生保護(hù)性免疫[17]。疫苗的安全性和免疫原性在Ⅰ期臨床試驗(yàn)中的健康成年人中得到證實(shí),針對不同人群的幾個基于AERAS-402的第二階段臨床試驗(yàn)已經(jīng)完成,這些人群包括接受肺結(jié)核治療的成年人、接種HIV/BCG的成年人和接種BCG的健康嬰兒[18]。在Ⅱ期試驗(yàn)中,AERS-402誘導(dǎo)了強(qiáng)大的CD8+T細(xì)胞和中等的CD4+T細(xì)胞反應(yīng),主要是對Ag85B,可誘導(dǎo)強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)[19]。

3.4ChAdOx1.85A 為了將先前存在的抗腺病毒抗體對人類的任何影響降至最低,研究人員開發(fā)了重組復(fù)制缺陷黑猩猩腺病毒載體疫苗ChAdOx1.85A,其能夠誘導(dǎo)BCG免疫的小鼠產(chǎn)生高水平的細(xì)胞免疫應(yīng)答,并與MVA85A聯(lián)合應(yīng)用對結(jié)核分枝桿菌感染顯示出較強(qiáng)的保護(hù)作用[20]。2020年,一項(xiàng)Ⅰ期臨床試驗(yàn)表明,ChAdOx1.85A疫苗接種方案在健康的英國成年人中具有良好的耐受性和免疫原性[21]。實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)ChAdOx185A誘導(dǎo)和MVA85A刺激的多功能CD4+T細(xì)胞(干擾素c、腫瘤壞死因子α和IL-2)和干擾素c、腫瘤壞死因子-α、CD8+T細(xì)胞。ChAdOx185A誘導(dǎo)的血清Ag85A免疫球蛋白應(yīng)答可被MVA85A增強(qiáng)[21]。如上所述,該疫苗策略目前處于第二階段臨床試驗(yàn),是公認(rèn)具有廣闊臨床應(yīng)用前景的TB候選疫苗。

3.5TB/FLU-04L 早在2006年,一種表達(dá)ESAT-6的重組流感病毒載體疫苗被證明能夠誘導(dǎo)高水平的CD4+Th1細(xì)胞免疫應(yīng)答[22]。TB/FLU-04L即為用 H1N1流感病毒株構(gòu)建表達(dá)結(jié)核分枝桿菌 Ag85A 和ESAT-6抗原,具有復(fù)制缺陷型減毒株的親本菌株[23]。此外,TB/FLU-04L還含有由結(jié)核分枝桿菌分泌的免疫顯性抗原ESAT-6,在動物實(shí)驗(yàn)中證實(shí)具有強(qiáng)烈的免疫原性和牢固的免疫保護(hù)性[4]。在第一階段試驗(yàn)中,研究了TB/FLU-04L在接種BCG后的安全性和免疫原性,沒有嚴(yán)重的不良反應(yīng),也沒有流感感染的報告[23]。

3.6MCMV85A和RhCMV/TB 牛津大學(xué)于2014年研制出表達(dá)Ag85A的重組小鼠巨細(xì)胞病毒(CMV)載體疫苗MCMV85A,采用腹膜腔內(nèi)注射或血管內(nèi)給藥(靜脈注射)的方法,可激活自然殺傷細(xì)胞,以提供早期的非特異性抗結(jié)核分枝桿菌感染[24]。RhCMV/TB可誘導(dǎo)高水平的特異性CD4+T和CD8+T細(xì)胞免疫應(yīng)答,并在高致病性結(jié)核分枝桿菌株攻擊恒河猴1年后提供持久的免疫保護(hù)力,其中41%的動物經(jīng)評估未發(fā)現(xiàn)TB[25]。盡管人類CMV感染只在免疫功能正常的人群中引起無癥狀感染,但CMV是高度物種特異性和全身性疾病,具有嚴(yán)重的并發(fā)癥,免疫低下的個體可能發(fā)生高死亡風(fēng)險[26-27]。所以該載體的有效性如何還有待進(jìn)一步的研究。

3.7SeV85AB SeV85AB是首次將SeV載體應(yīng)用于TB疫苗的重組疫苗,其表達(dá)結(jié)核分枝桿菌免疫優(yōu)勢抗原Ag85A和Ag85B,具有很高的安全性。SeV載體以RNA病毒為基礎(chǔ),無與人類基因組整合的風(fēng)險[28],安全性更高,具有良好的臨床應(yīng)用前景。

4 小結(jié)與展望

重組病毒載體疫苗在TB疫苗接種策略中具有較好的前景。其中,MVA85A疫苗可以與BCG協(xié)同作用,增強(qiáng)BCG預(yù)防TB[29]。先前成功地開發(fā)了表達(dá)Ag85A的單價腺病毒載體疫苗(AdAg85A),并在肺TB模型中證明了其上級的保護(hù)功效?，F(xiàn)在有一個雙價的TB疫苗表達(dá)的Ag85A和TB10.4抗原作為融合蛋白(AdAg85A:TB10.4),并比較其T細(xì)胞活化和免疫保護(hù)效力與單價AdAg85A。該研究結(jié)果表明,多價病毒載體TB疫苗的免疫對肺結(jié)核的獨(dú)特優(yōu)勢[30],這也是疫苗未來的一個發(fā)展方向。TB/FLU-04L是一種新的鼻內(nèi)TB疫苗候選物,由于TB是一種空氣傳播疾病,因此誘導(dǎo)黏膜免疫的能力是流感載體的潛在優(yōu)勢之一,且此疫苗可以加強(qiáng)BCG的作用[31]。SeV85AB則以RNA載體為基礎(chǔ),預(yù)防了與人類基因組整合的危險。

TB仍然是世界上最致命的傳染性疾病之一,而TB疫苗的接種能夠在很大程度上預(yù)防TB的傳染。疫苗接種利用獲得性免疫原理,建立有效和持久的免疫記憶,以縮短適應(yīng)性免疫反應(yīng)開始的時間間隔,從而能夠迅速控制結(jié)核分枝桿菌感染[32]。然而現(xiàn)有的TB疫苗保護(hù)力不足,亟待研發(fā)更多具有全面、持久保護(hù)力的TB疫苗。重組病毒載體疫苗能夠通過模擬病原體入侵生物體的過程誘導(dǎo)產(chǎn)生免疫反應(yīng),并形成長期免疫記憶。然而,宿主誘導(dǎo)的抗載體免疫可能限制加強(qiáng)免疫接種策略,一些病毒載體不適合用于免疫低下的個體?？傮w來說,新型病毒載體TB疫苗的研發(fā)對于TB防治意義深遠(yuǎn),優(yōu)缺點(diǎn)均較為明顯,期待更多相關(guān)的國內(nèi)外研究進(jìn)行提高和完善。