疟疾流行区α-半乳糖自然获得性免疫应答特征及R21/Matrix-M佐剂疫苗的临床前功效评估

《Vaccine》：Naturally acquired immune responses to alpha-gal in malaria endemic settings and pre-clinical efficacy testing with R21/MM

本研究针对疟疾孢子体表面糖分子α-gal（α-半乳糖）在人体内的免疫应答机制开展多中心研究，通过分析疟疾 na?ve 人群、流行区成人和婴儿血清样本，发现布基纳法索婴儿体内抗α-gal IgM抗体水平与疟疾保护作用相关；临床前研究显示α-gal-BSA联合Matrix-M佐剂可激发免疫反应但未能提供保护效力，为糖基化疫苗研发提供了重要参考。

　　

在热带地区的公共卫生战场上，疟疾始终是威胁人类健康的重要对手。科学家们一直在探索人体免疫系统对抗这种寄生虫的奥秘，其中，寄生虫表面的特殊糖分子成为了近年来备受关注的研究焦点。一种名为α-半乳糖（α-gal）的糖类分子，由于在人类体内天然缺失，却在疟原虫孢子体表面存在，这种"非己"特性使其成为免疫系统识别的理想靶点。更令人感兴趣的是，早期研究发现，在疟疾流行区，那些能够产生较强抗α-gal抗体反应的人群，似乎对疟疾感染具有更好的抵抗力。这种天然存在的免疫保护现象，为开发新型疟疾疫苗提供了充满希望的思路。

然而，关键问题依然悬而未决：这种由α-gal引发的免疫反应到底有多强大？能否通过疫苗策略来增强这种反应？为了回答这些问题，来自牛津大学詹纳研究所的研究团队开展了一项 comprehensive 的研究，相关成果发表在《Vaccine》期刊上。研究人员巧妙地将流行病学调查与临床前实验相结合，试图揭开α-gal免疫保护作用的神秘面纱。

在技术方法层面，本研究主要采用了多中心血清样本分析（来自英国疟疾 na?ve 志愿者、肯尼亚成人和布基纳法索婴儿的临床试验VAC049、VAC073和VAC076）、酶联免疫吸附试验（ELISA）定量检测抗α-gal IgG和IgM抗体水平、以及α1,3GT基因敲除（KO）小鼠模型进行疫苗免疫原性和保护效力评估。研究人员使用牛血清白蛋白（BSA）连接的α-gal（α-gal-BSA）联合Matrix-M（MM）佐剂进行免疫，并通过孢子体挑战实验评估保护效果。

研究结果部分，首先揭示了不同人群对α-gal的免疫应答特征。

3.1. 自然引发的抗α-gal抗体不随时间增加，但与自然保护 against 疟疾相关

对英国疟疾 na?ve 志愿者的分析显示，即使在接受孢子体挑战后90天，抗α-gal IgG和IgM抗体水平均未出现显著升高。在肯尼亚成人中，尽管处于疟疾流行区，但在接种R21/MM疫苗后的三个时间点（第0天、第84天和第421天），抗α-gal抗体水平同样没有明显变化。然而，在布基纳法索婴儿中却观察到了不同的模式：在接种后365天，抗α-gal IgG和IgM抗体水平均显著升高，且这种升高与疟疾保护作用相关。特别值得注意的是，那些没有发生疟疾感染的"受保护"婴儿，在365天时表现出更高的抗α-gal IgM抗体水平；而在730天时，较高的抗α-gal IgM水平与较少的疟疾发作次数显著相关。这些结果提示，在高度传播地区，自然暴露可能诱导了针对α-gal的保护性免疫，尤其是IgM类抗体可能在这一过程中发挥着关键作用。

3.2. α-gal与佐剂Matrix-M1（MM）联合使用时在小鼠中具有免疫原性，但不能抵抗孢子体挑战

在临床前研究阶段，研究人员评估了α-gal-BSA与MM佐剂联合使用的疫苗潜力。在α1,3GT KO小鼠模型中，α-gal-BSA（75μg）与MM（5μg）通过皮下注射途径进行免疫，并与经典的R21疟疾疫苗（1μg）加MM（5μg）通过肌肉注射免疫进行比较。结果显示，α-gal+MM疫苗确实能够诱发显著的免疫反应：在初次免疫后3周，抗α-gal IgG和IgM抗体均显著升高；在后续的加强免疫后，IgG抗体反应持续增强。然而，当面对真正的考验——孢子体挑战时，所有接种α-gal+MM的小鼠均未能抵抗感染，而R21+MM组则实现了完全保护。更值得注意的是，α-gal+MM组小鼠的寄生虫血症出现时间与未免疫的 na?ve 组相比没有显著延迟，这表明尽管产生了抗体反应，但这些抗体并不具备保护功能。

在讨论部分，研究人员对上述看似矛盾的结果进行了深入分析。一方面，人类研究数据支持了抗α-gal抗体（特别是IgM）与疟疾保护之间的相关性，这与先前在非洲其他疟疾流行区的研究发现一致。另一方面，临床前实验却显示，尽管α-gal疫苗能够诱发抗体反应，却无法提供实际保护。这种差异可能源于多个因素：首先，并非所有疟原虫孢子体都表达相同数量的α-gal表位，靶点表达的异质性可能影响疫苗效果；其次，佐剂的选择可能至关重要——早期显示保护效果的研究使用了弗氏完全佐剂（CFA）和弗氏不完全佐剂（IFA），这些强效佐剂通过形成抗原储存库和引发强烈的局部炎症反应来增强免疫应答，而MM佐剂的作用机制则不同，它主要通过促进免疫细胞向淋巴结募集来发挥作用，而不形成抗原储存库。

这项研究的意义在于它为我们理解糖基化疫苗的复杂性提供了重要启示。虽然α-gal作为一个疫苗靶点具有理论上的吸引力，但实际开发过程中需要充分考虑佐剂选择、免疫途径、靶点表达稳定性等多重因素。研究结果提示，对于糖类抗原疫苗，可能需要特定类型的佐剂（如能够形成抗原储存库的油包水型佐剂）来激发有效的保护性免疫。此外，研究还强调了在不同人群（如流行区婴儿）中观察到的自然免疫保护现象值得进一步探索，这可能为理解疟疾免疫提供新的视角。

总体而言，这项研究不仅增进了我们对α-gal在疟疾免疫中作用的理解，也为未来开发针对糖类抗原的疫苗策略提供了有价值的参考。虽然α-gal单独作为疫苗候选分子面临挑战，但将其与其他抗原联合使用，或优化佐剂系统，仍可能是值得探索的方向。在疟疫苗研发的道路上，每一个看似负面的结果都是通往成功的重要阶梯，这项研究无疑为我们指明了需要谨慎考虑的技术关键点。