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疟疾严重威胁全球健康，现有基于环子孢子蛋白（CSP）的疫苗效果有待提升。研究人员探索超 100 种 CSP 免疫原，经多组实验发现抗原价态等因素影响免疫效果。该研究为下一代疟疾疫苗设计提供关键指导。
疟疾，这个古老又顽固的疾病，一直是全球健康的重大威胁。据世界卫生组织（WHO）数据，2022 年疟疾预估造成 2.49 亿病例和 60.8 万死亡，多数由恶性疟原虫（P. falciparum）引起，主要影响非洲 5 岁以下儿童。尽管过去二十年防控取得一定成效，但新冠疫情的干扰以及青蒿素和杀虫剂耐药性问题，使得疟疾的治疗和病媒控制面临巨大挑战。因此，开发高效疫苗成为防控疟疾的关键。
在疟疾疫苗研发领域，虽然已有基于环子孢子蛋白（Circumsporozoite Protein，CSP）的 RTS,S/AS01 和 R21/Matrix - M 疫苗获批，在临床试验中分别展现出 55.8% 和 68% 的 1 年标准位点 efficacy，但它们的有效性和持久性仍有提升空间。这两种疫苗包含的 CSP 部分，未涵盖近期发现的具有强保护作用的单克隆抗体所靶向的表位。这表明，开发新的免疫原有望拓宽免疫范围，增强保护效果，这便是本次研究开展的重要原因。
来自美国华盛顿大学蛋白质设计研究所、美国国立卫生研究院过敏与传染病研究所疫苗研究中心等机构的研究人员，针对疟疾疫苗这一难题展开研究。他们探索了超 100 种基于 CSP 的免疫原，并评估大量候选免疫原的免疫原性和保护性，与已获批的 R21 疫苗进行对比。研究成果发表在《npj Vaccines》上。
为开展研究，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是蛋白质表达与纯化技术，通过该技术获得多种 CSP 变体及相关融合蛋白；其次是纳米颗粒组装技术，利用 SpyTag - SpyCatcher 等技术将抗原展示在自组装蛋白纳米颗粒上；最后是动物实验技术，选用小鼠模型进行免疫和疟原虫子孢子攻击实验，以此评估疫苗的免疫原性和保护效果。
研究结果如下：
- 稳定的 PfCSP 变体展示在纳米颗粒上的设计、免疫原性和保护效力：研究人员发现野生型 PfCSP 蛋白表达量低且不稳定，经改造得到的 SAmut - 5/3 蛋白表达量显著提升。将其展示在不同纳米颗粒上免疫小鼠后发现，增加抗原拷贝数可能提高保护效果，但只有 R21 和展示约 60 个 SAmut - 5/3 拷贝的 I53 - 50 纳米颗粒能显著降低肝脏负担12。
- 包含 CSP 连接区的纳米颗粒免疫原的设计和表征：以 I53 - 50 为平台设计多种包含 CSP 不同区域的纳米颗粒免疫原，发现包含连接区和小重复序列的免疫原在寄生虫攻击实验中的表现不如仅展示主要重复序列的 RT - I53 - 50，且主要重复序列数量增多与保护效果提升相关34。
- 非天然 CSP 重复纳米颗粒的设计、表征和免疫原性：设计一系列非天然 CSP 重复序列的纳米颗粒免疫原，结果显示尽管它们能诱导针对连接区和小重复表位的抗体，但在降低肝脏负担方面不如展示 RT 抗原的纳米颗粒56。
- 镶嵌和鸡尾酒纳米颗粒免疫原的免疫原性和保护作用：研究人员制备多种镶嵌和鸡尾酒纳米颗粒免疫原并进行小鼠实验，发现 RT - I53 - 50 依然是最具保护性的免疫原，基于 RT 和 CSP X 的免疫原可能因含有更多天然样重复序列而更具保护性78。
- R21 和 RT - I53 - 50 与 ALFQ 佐剂联合使用的比较：对比 R21 和 RT - I53 - 50 发现，两者在 3 剂免疫后诱导的保护效果相当，但 R21 在低剂量和减少免疫次数的情况下表现更优910。
研究结论和讨论部分指出，该研究具有多方面重要意义。首先，明确了抗原价态与抗子孢子攻击保护效果的相关性，但也发现抗原价态并非免疫原性和保护效果的唯一决定因素。其次，虽然包含连接区和小重复序列的免疫原能诱导相应抗体，但保护效果不如主要重复序列免疫原。再者，证实 CTD 对纳米颗粒疫苗的可制造性和免疫原性有益，虽其诱导的抗体存在一些问题，但仍建议在疫苗设计中纳入。最后，与 R21 的对比表明，除展示抗原外，其他因素也显著影响抗疟疾免疫，为后续改进疫苗设计提供了方向。总的来说，该研究识别出一些不值得进一步探索的抗原设计方法，同时突出了值得深入研究的方向，为下一代疟疾疫苗的开发奠定了重要基础 。
