HIV-1包膜三聚体疫苗诱导抗体反应性别差异的I期临床试验：女性中和抗体滴度显著高于男性

《Nature Communications》：HIV-1 envelope trimer vaccine induces sex-associated differences in antibody responses: a phase 1 clinical trial

本研究针对HIV-1疫苗研发中免疫反应差异性问题，开展了ConM SOSIP.v7三聚体蛋白疫苗的I期临床试验。研究发现该疫苗安全性良好，且在女性参与者中诱导出显著更强的中和抗体反应（第二次接种后滴度高22倍）。机制研究表明，TLR4激动剂MPLA在女性来源的单核细胞中诱导更高水平的IL-6分泌，为性别差异提供了免疫学解释。这项发表于《Nature Communications》的研究强调了在HIV疫苗设计中考虑性别因素的重要性。

　　

在全球艾滋病防控形势依然严峻的今天，HIV-1疫苗的研发仍是科学界面临的重大挑战。尽管距离首例艾滋病病例发现已过去四十余年，全球每年仍有超过百万新发感染，凸显出有效预防性疫苗的迫切需求。然而，HIV-1病毒极高的遗传多样性为疫苗研发设置了巨大障碍，传统的疫苗策略难以应对不断变异的病毒株。

在这一背景下，能够靶向病毒保守表位的广谱中和抗体(broadly neutralizing antibodies, bNAbs)成为疫苗设计的焦点。研究表明，bNAbs在动物模型和人体被动免疫实验中均展现出预防HIV-1感染的潜力。然而，自然感染过程中bNAbs的产生需要病毒包膜糖蛋白(Env)与免疫系统长时间的共进化，这一复杂过程难以通过单一免疫原模拟。因此，研究人员提出了"prime-boost"序贯免疫策略，即使用不同特性的免疫原分阶段引导免疫系统产生bNAbs。

基于共识序列的免疫原作为"抛光"(polishing)免疫原具有独特优势。共识序列理论上应含有更少的毒株特异性抗原决定簇，从而更有利于诱导bNAbs而非毒株特异性抗体反应。ConM SOSIP.v7便是基于这一理念设计的稳定化天然样Env三聚体，它合成自HIV-1主要(M)组各亚型的共识序列，呈现除膜近端外部区(membrane-proximal external region, MPER)外所有已知的bNAb表位。

为了评估这一创新疫苗候选物在人体中的安全性和免疫原性，研究人员开展了ACTHIVE-001临床试验。这项单中心、随机、开放标签、非对照的I期临床研究，首次在健康成人中评估了含有高剂量TLR4激动剂MPLA的脂质体制剂中ConM SOSIP.v7蛋白疫苗的表现。特别值得关注的是，研究团队深入探讨了性别对疫苗免疫反应的影响，为个性化疫苗设计提供了重要见解。

主要关键技术方法

研究采用随机分组设计，24名HIV阴性成人分别接受全剂量或第三次接种为1/5剂量的分数剂量方案。通过结合抗体多重检测(Binding Antibody Multiplex Assay, BAMA)、酶联免疫吸附试验(ELISA)和假病毒中和实验评估体液免疫反应。利用电子显微镜多克隆表位定位(Electron Microscopy-based Polyclonal Epitope Mapping, EMPEM)和表位敲除突变体分析抗体特异性。采用10X Genomics单细胞RNA测序分析记忆B细胞的体细胞超突变(Somatic Hypermutation, SHM)。通过体外细胞因子刺激实验探索性别差异的潜在机制。

疫苗安全性与耐受性良好

在所有24名参与者中，疫苗表现出良好的安全性和耐受性特征。大多数不良事件为轻度至中度，最常见局部反应包括注射部位触痛、红斑和疼痛，系统性反应主要包括头痛、不适和疲劳。两组疫苗接种方案之间不良事件发生率无显著差异，性别间也无明显差异。研究中未报告严重不良事件或疑似意外严重不良反应，所有参与者均未出现HIV感染或疫苗诱导的血清阳性。

所有参与者产生ConM SOSIP.v7特异性抗体

三次疫苗接种后，所有符合方案参与者均产生了针对ConM SOSIP.v7抗原的血清结合抗体。通过BAMA检测的抗原特异性IgG水平在10周时达到峰值，随后逐渐下降。有趣的是，虽然全剂量组和分数剂量组在抗体反应上无持续差异，但性别间的差异极为显著。女性参与者在第三次接种当天和之后显示出显著更高的抗原特异性IgG水平。此外，92%参与者的血清与代表全球流行株的6种HIV-1 Env蛋白均发生交叉反应，表明疫苗诱导的抗体具有良好交叉反应性。

IgG亚型分析揭示性别特异性反应模式

对IgG亚型的深入分析显示，几乎所有完成疫苗接种的参与者均产生了可检测水平的抗原特异性IgG1-4亚型。女性参与者发展了更强的IgG1反应，而男性参与者则产生了更高水平的IgG4。这种亚型分布的差异可能意味着两性间抗体功能特性的不同，因为不同IgG亚型具有不同的效应功能。

女性产生更强的自体中和抗体反应

50)或80%(ID₈₀)时的血清稀释度。数值和误差条表示中位ID₅₀或ID₈₀和四分位距(IQR)。B按疫苗组随时间变化的ConM假病毒血清中和ID₅₀值。数值和误差条表示中位ID₅₀和IQR。全剂量组N=13。分数剂量组N=10。第十周p=0.33。C按出生性别分组随时间变化的ConM假病毒血清中和ID₅₀值。数值和误差条表示中位ID₅₀和IQR。'>

最引人注目的发现是性别对中和抗体反应的显著影响。 nearly all (22/23) participants developed neutralizing antibodies against the autologous ConM virus, with female participants showing markedly higher responses. 具体而言，女性参与者在第二次接种后中和滴度比男性高22倍，第三次接种后仍高6倍。这种差异在48周和72周时仍然保持统计学显著。中和活性与抗原特异性IgG滴度呈正相关，特别是与IgG3亚型正相关，而与IgG4负相关。

抗体反应靶向V1V2顶端、CD4结合位点和三聚体基部

通过EMPEM技术，研究人员精确绘制了疫苗诱导血清抗体靶向的表位。大多数参与者产生了针对三聚体基部的抗体，这是可溶性三聚体设计的常见反应。值得注意的是，主要反应指向C3/V5区域，这与非人灵长类动物中的发现一致。表位敲除实验进一步证实了CD4结合位点(CD4 binding site, CD4bs)和V1V2顶端特异性抗体的存在。尽管在EMPEM或中和耗竭实验中没有发现性别差异，但在表位敲除突变体结合分析中观察到了细微差异。

男性在ConM SOSIP.v7特异性记忆B细胞中显示更高SHM水平

-5)，D,E按时间点分疫苗组的女性和男性参与者。全剂量女性(N=7)，全剂量男性(N=6)，分数剂量女性(N=6)，分数剂量男性(N=4)(D 26周p=0.0023；48周p=0.00045；E 48周p=0.042)。箱线图表示SHM值的中位数、第25和第75百分位数；须线表示最小值和最大值。'>

对抗原特异性记忆B细胞的高通量单细胞测序揭示了另一个有趣的性别差异：男性参与者表现出显著更高的体细胞超突变(somatic hypermutation, SHM)水平。在48周时，男性的中位SHM水平为6.4%，而女性为4.3%。这种差异在疫苗组内部一致存在，表明与剂量方案无关。SHM水平的增加随时间而持续，即使在最后一次接种后六个月仍可观察到，提示生发中心反应的持续性。

女性来源的PBMCs对疫苗刺激产生更多IL-6分泌

为探究性别差异的潜在机制，研究人员检测了先天免疫反应的差异。发现女性参与者的外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMCs)在体外用完整疫苗(ConM SOSIP.v7三聚体蛋白加MPLA佐剂)刺激后，产生显著更高水平的IL-6。这种差异在第二次接种后更为明显，提示疫苗接种可能诱导了训练免疫(trained immunity)。进一步实验表明，MPLA佐剂是IL-6诱导的主要因素，而TLR4表达水平在性别间无显著差异。

研究结论与意义

本研究首次在临床试验中证明，MPLA佐剂的ConM SOSIP.v7三聚体蛋白疫苗在健康成人中安全且具有良好的免疫原性，能够诱导强大的自体中和抗体反应和交叉结合抗体反应。最显著的发现是疫苗反应存在明显的性别差异，女性参与者表现出显著更强的中和抗体反应。

这一发现对HIV疫苗研发具有重要启示。鉴于全球新增HIV感染中近一半为女性，在撒哈拉以南非洲地区这一比例高达63%，了解性别对疫苗反应的影响对设计有效预防策略至关重要。研究表明，使用高剂量TLR4激动剂的佐剂可能特别有利于女性免疫反应的诱导。

从机制角度看，研究提示性别差异可能源于先天免疫反应的差异，特别是TLR4信号通路的敏感性不同。女性单核细胞对MPLA刺激产生更强IL-6反应的能力，可能为更强大的抗体反应奠定了基础。然而，男性参与者中更高的SHM水平和IgG4反应表明，两性的免疫系统可能以不同方式对同一疫苗产生反应，男性可能经历了更持久或更强的生发中心反应。

分数剂量加强策略在本研究中未显示出预期的促进SHM效果，提示先前在疟疾疫苗研究中观察到的效果可能更多源于接种间隔的延长而非剂量降低本身。这一发现对未来疫苗方案的优化具有指导意义。

综上所述，ConM SOSIP.v7作为"抛光"免疫原在序贯免疫策略中具有应用潜力。研究强调在疫苗研发早期考虑性别差异的重要性，以确保最终产品能够为所有人群提供均衡保护。未来研究需要更大样本验证这些发现，并深入探索遗传、激素和环境因素对疫苗反应的交互影响，为个性化HIV疫苗设计奠定基础。