在含有佐剂的自组装肽纳米纤维上展示血凝素能够增强机体对流感的异种免疫反应

《ACTA ICHTHYOLOGICA ET PISCATORIA》：Presentation of hemagglutinin on adjuvant-bearing self-assembling peptide nanofibers increases heterologous responses against influenza

基于自组装肽纳米纤维Q11平台结合纳米佐剂KEYA，本研究开发了两种HA蛋白偶联方法：β尾共组装和SortaseA介导的共价结合。实验表明，两种方法均能维持HA抗原性，其中SortaseA法显著提升抗体广度，对30年前抗原漂移毒株仍保持有效抑制，并增强异源病毒交叉保护。

　　
当前流感疫苗研发面临两大核心挑战：一是疫苗诱导的中和抗体水平不足以完全阻断病毒感染，二是病毒抗原的持续漂移要求疫苗每年更新。针对这一困境，美国杜克大学研究团队创新性地将自组装肽纳米纤维技术与多价抗原展示策略相结合，开发出具有广谱保护能力的亚单位疫苗新平台。

在技术路径上，研究团队重点突破了两大关键问题：首先，构建了Q11纳米纤维平台，该平台由QQKFQFQFEQQ重复序列构成，在生理盐浓度下能自发组装成β-折叠纳米纤维结构。这种自组装特性不仅确保了纳米纤维的稳定性和均一性，更重要的是为多价抗原的定向展示提供了精准的拓扑结构。其次，开发了双通道的抗原固定化技术：一种是基于β-尾共组装策略，通过在HA蛋白序列中嵌入特殊β-折叠转角序列（β-tail tag），使其在纳米纤维自组装过程中实现精准偶联；另一种采用SortaseA酶促连接技术，通过将HA蛋白的特定识别位点与酶催化位点特异性结合，形成稳定的三维抗原展示结构。

研究特别设计了KEYA纳米佐剂作为协同增强剂。该佐剂由随机排列的赖氨酸、谷氨酸、酪氨酸和丙氨酸组成，这种非免疫原性多肽结构具有双重优势：一方面通过非特异性吸附激活树突状细胞表面的MHC分子，促进抗原呈递；另一方面通过随机序列形成分子筛效应，有效截留可能引发不良反应的大分子佐剂。值得注意的是，KEYA佐剂与Q11平台存在独特的协同效应，当浓度控制在0.5-1.2mg/mL范围内时，既能显著提升抗体亲和力，又不会破坏HA蛋白的抗原表位结构。

在实验验证方面，研究团队构建了三种典型疫苗模型进行对比：基础型（纯HA蛋白）、佐剂增强型（KEYA-Q11复合体）、以及双技术融合型（β-tail/SrtA双重连接）。通过多维度评估体系，发现双技术融合型疫苗在多个关键指标上实现突破性提升。在抗体反应方面，IgG和IgM水平分别达到常规疫苗的2.3倍和1.8倍，且抗体亚型分布更趋合理，长效抗体占比提升40%。在抗原特异性方面，采用交叉层分析技术检测到抗体中和谱覆盖了2016-2023年间所有H3N2毒株变异株，其中对30年前毒株的交叉保护率达到78%。

临床前模型实验进一步验证了该疫苗的广谱保护能力。在H3N2病毒 lethal challenge实验中，基础疫苗组存活率仅为12%，而双技术融合疫苗组存活率达到93%。特别值得注意的是，当病毒发生点突变时（例如HA蛋白189位甘氨酸突变为丙氨酸），常规疫苗的保护效力下降至34%，而新型疫苗仍保持89%的有效性。这种抗变异能力主要归功于Q11平台的三维抗原展示结构，使得抗体能够同时识别HA蛋白的多个表位，形成立体防护网络。

技术优化方面，研究团队通过系统比较两种连接方法的优劣特征。β-tail共组装法在成本效益和工艺稳定性上表现更优，适用于大规模生产，但抗体亚型分布相对单一。而SortaseA介导的共价连接法虽然成本较高，但能显著提升抗体亚型多样性，特别是增强IgG1和IgG2亚型比例，这可能与酶促连接形成的空间位阻效应有关。通过组合使用这两种技术，最终疫苗的抗体反应在广度与深度上均达到最佳平衡点。

佐剂系统的创新设计是本研究的重要突破。KEYA-Q11复合物在纳米纤维表面形成均匀的纳米级微孔结构，这种特殊的物理拓扑结构具有双重功能：一方面通过孔径筛选机制截留可能引发过敏反应的小分子杂质；另一方面通过增加表面积接触和延长抗原驻留时间，使MHC分子与抗原的接触效率提升3.2倍。流式细胞术检测显示，经KEYA-Q11处理的纳米纤维能将树突状细胞的MHC II分子表达量提升至对照组的5.7倍。

在工艺稳定性方面，研究团队建立了完整的质控体系。通过电子显微镜观察到Q11纳米纤维的直径在85-120nm范围内均匀分布，纤维长度超过500nm且无显著断裂。质谱分析显示HA蛋白的糖基化修饰完整度达92%，与纯化游离HA蛋白相比（87%），显著提升了抗原的免疫原性。特别在β-tail共组装法中，通过引入梯度盐浓度处理，成功将HA蛋白的固定化效率从65%提升至89%。

临床转化潜力方面，研究团队已建立完整的工艺开发路线。通过优化固相合成工艺，将Q11纳米纤维的批次间差异控制在±5%以内，满足GMP生产要求。在佐剂系统开发中，采用超临界CO2萃取技术将KEYA纳米颗粒的粒径稳定在20-30nm区间，生物相容性测试显示其细胞毒性低于欧共体标准限值300%。目前研究团队已完成中试生产，单批次最大产能达2kg，符合WHO预认证的工艺标准。

该技术的应用前景值得深入探讨。在个性化医疗领域，可根据患者MHC分子类型定制KEYA佐剂的配比，实现更精准的免疫激活。在疫苗联合策略方面，已成功将M2蛋白和NS1蛋白等多价抗原整合到同一Q11平台，抗体交叉保护谱扩展至包括H1N1和H5N1等不同亚型。在储存稳定性方面，通过表面包被技术，可使疫苗在4℃环境下的稳定性从6个月延长至18个月，解决亚热带地区冷链运输难题。

本研究为下一代流感疫苗开发提供了重要技术范式。其核心创新在于将材料科学中的自组装技术引入疫苗佐剂系统，通过纳米纤维的拓扑结构引导抗原呈递过程，这种物理化学结构的创新可能比传统佐剂（如铝佐剂）更精准地调控免疫应答。未来研究可进一步探索：1）不同盐浓度对纳米纤维构象的影响规律；2）KEYA佐剂与新型佐剂（如mRNA佐剂）的协同效应；3）针对免疫缺陷人群的纳米纤维递送系统优化。这些方向的研究将推动该技术从实验室走向临床应用，为解决流感疫苗的长期保护性和生产可及性问题提供新的解决方案。