综述:多糖结合疫苗:从历史里程碑到未来策略
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时间:2025年10月04日
来源:Carbohydrate Polymers 12.5
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本综述系统梳理了多糖结合疫苗的演进历程,聚焦于抗原设计、载体蛋白筛选与结合技术,同时探讨了当前面临的挑战(如血清型替换、多价制剂复杂性)及未来创新方向(如细菌表面免疫原蛋白作为新型载体),为新一代疫苗研发提供了关键见解与策略展望。
历史回顾
细菌疫苗的研发从19世纪80年代路易·巴斯德的减毒炭疽疫苗启程,历经全细胞灭活疫苗(如伤寒、百日咳wP疫苗)时代。20世纪30年代,多糖疫苗的诞生标志着抗原纯化技术的飞跃,但纯多糖疫苗存在局限性:它们引发T细胞非依赖性应答,对婴幼儿效果不佳且保护期短。这一瓶颈在1980年代被突破——结合疫苗技术通过将荚膜多糖(CPS)与载体蛋白共价连接,成功转向T细胞依赖性免疫,持久保护得以实现。
核心抗原:细菌多糖
细菌多糖抗原主要分为荚膜多糖(CPS)与O抗原(O-Ag)。CPS形成致密胶囊,包裹于肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)、脑膜炎奈瑟菌(Neisseria meningitidis)等病原体表面,具有血清型特异性、免疫原性高但T细胞激活能力弱的特点。其结构复杂,提取与纯化需应对糖链长度、连接方式及修饰基团(如O-乙酰基、磷酸甘油)的变异,这些因素直接影响免疫效果与疫苗稳定性。
载体蛋白与结合技术
载体蛋白是激活T细胞的关键。常用载体包括白喉毒素突变体(CRM197)、破伤风类毒素(TT)、外膜蛋白复合体(OMPC)等,它们提供T细胞表位,增强免疫记忆。结合策略涵盖化学连接(如氰基化、还原胺化、点击化学)与酶法偶联,目标包括控制多糖-蛋白比例、维持抗原构象、避免表位遮蔽。多价制剂中,载体蛋白重复使用可能引发表位抑制,需优化设计以最小化干扰。
保护率与血清型替换
结合疫苗显著降低了b型流感嗜血杆菌(Hib)、脑膜炎球菌和肺炎球菌引发的侵袭性疾病负担,但血清型覆盖有限。当前肺炎球菌疫苗涵盖最多20种血清型,而非疫苗血清型(如肺炎球菌血清型替换现象)的崛起成为公共卫生新挑战。这要求疫苗valency扩展需平衡覆盖广度与制程复杂性,同时关注交叉保护与成本可及性。
未来策略
下一代疫苗研发聚焦于创新载体(如细菌表面免疫原蛋白SIPs)、简化valency设计、应对耐药菌(如肺炎克雷伯菌K. pneumoniae)及扩大脆弱人群(如婴幼儿、免疫缺陷者)保护。技术路径包括:开发通用载体减少干扰、应用合成生物学技术生产均质多糖、优化佐剂系统增强免疫原性,以及通过结构指导的抗原设计提升抗体应答质量。这些创新有望突破现有局限,导向更高效、普惠的疫苗解决方案。
结论
荚膜多糖作为疫苗抗原成效卓著,结合疫苗技术挽救了无数生命。然而,血清型特异性保护、制程复杂性与成本障碍仍需攻克。未来通过载体创新、多价优化及新技术整合,有望驱动结合疫苗迈向广谱、持久与可及的新时代,应对不断演变的细菌致病性挑战。
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