四组分GMMA志贺菌疫苗激发交叉功能性抗体应答的评估及其跨物种免疫特征解析

《npj Vaccines》：Evaluation of cross-functional antibody responses elicited by a four-component GMMA Shigella vaccine

本文推荐一项针对志贺菌疫苗开发的重要研究。为解决志贺菌O抗原（OAg）血清型多样性导致的疫苗保护范围受限问题，研究人员开展了四组分GMMA疫苗（altSonflex1-2-3）的交叉免疫应答评估。结果表明，该疫苗在兔、大鼠及人体中均可诱导针对非疫苗血清型（如S. flexneri 4a、5b、X、Y）的交叉杀菌抗体，且抗体功能主要依赖OAg特异性IgG。研究为多价疫苗设计提供了跨物种免疫相关性数据，对LMICs（低收入和中等收入国家）的志贺菌病防控具有重要参考价值。

　　

志贺菌病是全球范围内，尤其是低收入和中等收入国家（LMICs）儿童发病和死亡的主要原因之一。这种细菌通过污染的水源和食物传播，导致严重的腹泻和痢疾。随着抗生素耐药性志贺菌株的不断出现，世界卫生组织（WHO）已将氟喹诺酮类耐药志贺菌列为高优先级病原体，开发有效疫苗成为当务之急。然而，志贺菌的多样性给疫苗研发带来了巨大挑战——其保护性抗原，即脂多糖（LPS）的O抗原（OAg）部分，存在超过50种不同的血清型，而目前尚无任何针对志贺菌病的疫苗获批上市。

面对这一难题，科研人员将目光投向了基于广义膜抗原（GMMA）的疫苗平台。GMMA是革兰氏阴性菌自然释放的外膜囊泡，经过基因改造后可增强其释放并调节内毒素相关的反应原性。其强大的免疫原性以及简单、成本效益高的生产工艺，使其特别适合在资源有限地区开发和部署疫苗。基于此平台，一款名为altSonflex1-2-3的四组分GMMA疫苗应运而生。该疫苗旨在提供针对志贺菌的广泛保护，其组分包括在流行病学上最为重要的S. sonnei和S. flexneri 2a的OAg，以及因其能够引发广泛交叉免疫反应而被选入的S. flexneri 1b和3a的OAg。研究人员预期，凭借不同S. flexneri血清型OAg之间的结构相似性，该疫苗诱导的免疫反应能够覆盖未包含在疫苗中的其他血清型。

本研究发表于《npj Vaccines》，旨在系统评估altSonflex1-2-3疫苗在多种动物模型（小鼠、大鼠、家兔）以及欧洲成年人体内激发抗体，从而结合并杀死多种非疫苗S. flexneri血清型（4a, 5b, 6, X, Y）的能力。研究深入分析了每种疫苗组分对交叉免疫反应的贡献，并将临床前数据与临床试验结果进行了对比，以探索不同动物模型预测人体免疫反应的潜力。

为开展研究，作者团队运用了几项关键技术方法。首先，他们制备并表征了altSonflex1-2-3疫苗及其对应的单组分、双组分和三组分GMMA制剂。其次，他们在小鼠、大鼠和家兔模型中进行了免疫原性研究，通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测OAg特异性IgG水平，并通过流式细胞术（FACS）分析抗体与细菌的结合能力。核心的功能性评估则通过高吞吐量发光法血清杀菌试验（L-SBA）完成，该试验用于测定抗体介导补体依赖的细菌杀伤能力（以IC₅₀表示）。此外，研究还通过抗原吸附实验（使用特定LPS吸附血清中的特异性抗体）来确认交叉反应性的主要介质。临床样本来源于一项已发表的Ⅰ期临床试验（NCT05073003，阶段1）中接种了altSonflex1-2-3的欧洲成年人血清。

评估对altSonflex1-2-3疫苗组分的血清学反应

研究人员首先在小鼠模型中解析了四组分疫苗（altSonflex1-2-3）与相应的单组分、双组分（S. sonnei + S. flexneri 2a）及三组分（增加S. flexneri 1b或3a）制剂所激发的免疫反应。ELISA结果显示，接种四组分疫苗的小鼠，在第二次免疫后（第42天），针对S. sonnei、S. flexneri 1b和2a的OAg特异性IgG水平显著高于接种相应单组分疫苗的小鼠。在血清杀菌活性（SBA）方面，四组分疫苗也诱导了针对S. sonnei和S. flexneri 2a同源菌株的更强杀菌效力。研究表明，四种GMMA组分联合使用不仅没有产生免疫干扰，反而能激发针对各疫苗血清型的更优免疫反应，强调了四组分配伍的必要性。

不同动物模型中疫苗诱导抗体的交叉功能性

这是本研究的核心发现部分。评估结果显示，动物模型之间存在显著差异。

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  小鼠模型：抗体表现出强烈的同源株结合（FACS）和杀菌（SBA）活性，但对测试的所有异源菌株的反应均非常微弱，表明交叉反应性有限。
  
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  大鼠模型：观察到更广泛的交叉反应模式。四组分疫苗产生的抗体能够结合并杀死大多数测试的异源菌株（除S. flexneri 6外）。单组分疫苗实验表明，S. flexneri 1b GMMA能强烈交叉反应于4a, 5b, X, Y；S. flexneri 2a GMMA对4a, X, Y有反应；S. flexneri 3a GMMA则对4a, 5b, X, Y有反应。
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  家兔模型：结果与大鼠相似，但交叉反应性更为全面，抗体对S. flexneri 6也表现出结合和杀菌活性。此外，在某些情况下，四组分疫苗诱导的反应强于相应的单组分疫苗。

相关性分析进一步揭示，在大鼠和家兔模型中，针对某些同源抗原（如S. flexneri 3a）的SBA反应与针对特定异源菌株（如S. flexneri 5b, X）的SBA反应呈中度至强正相关，这表明了交叉反应的结构基础。

抗原吸附对抗体功能性的影响

为了确认交叉功能性的主要介质，研究人员用S. sonnei、S. flexneri 1b、2a或3a的LPS吸附掉家兔免疫血清中相应的OAg特异性抗体。结果显示，吸附后血清对异源菌株的杀菌活性被显著抑制（在许多情况下抑制率>90%）。例如，用S. flexneri 3a OAg吸附后，血清对S. flexneri 5b的杀菌活性大幅下降；用S. flexneri 1b或2a OAg吸附，则显著降低了对S. flexneri 6的活性。这一结果明确证实，观察到的交叉反应性主要由OAg特异性抗体介导，而非GMMA上携带的蛋白抗原。

欧洲成年人中疫苗诱导抗体的交叉功能性

对接种altSonflex1-2-3的欧洲成年人血清分析显示，疫苗也能诱导针对异源S. flexneri菌株的交叉杀菌抗体。针对S. flexneri 5b、X和Y，接种两剂后几何平均滴度比值（GMR）约为4倍，血清转化率（滴度上升≥4倍的参与者比例）在S. flexneri X和Y中较高（28.6%-55.6%）。而对S. flexneri 4a和6的反应相对较弱（GMR约2倍）。与安慰剂组相比，疫苗接种组在所有测试的异源菌株上均表现出更高的免疫反应。

临床前与临床结果的比较

将动物模型与人体数据对比，发现存在异同。例如，针对S. flexneri 6的低反应性在所有物种和人体中较为一致。然而，人体对S. flexneri 4a的杀菌活性（GMR~2）远低于大鼠（GMR=291）和家兔（GMR=241）模型中的水平。不同模型间的交叉反应模式也存在差异：家兔模型反应最全面，大鼠次之且不覆盖S. flexneri 6，而小鼠则几乎无交叉反应。人体数据显示对S. flexneri X和Y的反应最强。这些差异提示，不同物种的免疫系统可能对相同的OAg表位存在识别差异。

结论与讨论

本研究证实，四组分GMMA疫苗altSonflex1-2-3能够在兔、大鼠模型以及欧洲成年人体内激发针对多种非疫苗S. flexneri血清型（4a, 5b, 6, X, Y）的功能性交叉抗体反应，表明其具有提供超出疫苗组分范围的广泛保护潜力。抗原吸附实验明确地将交叉反应性的主要贡献归因于OAg特异性抗体。研究还揭示了不同动物模型在预测人体免疫反应方面的局限性：小鼠模型未能预测交叉反应；大鼠和家兔模型虽能预测部分交叉反应，但其反应强度和模式与人体存在差异，家兔模型显示出最广泛的交叉反应性。

这些发现对于志贺菌疫苗的研发具有重要意义。首先，它验证了基于GMMA平台的多价疫苗设计的可行性，即通过精心选择组分（S. sonnei, S. flexneri 1b, 2a, 3a）可以最大限度地扩展疫苗的保护范围。其次，研究强调了在疫苗临床前评估中考虑多种动物模型的必要性，因为单一模型可能无法完全模拟人体的免疫应答特征。最后，该研究为altSonflex1-2-3疫苗在目标人群（如肯尼亚的婴儿）中进行的后续临床试验（NCT05073003阶段2和NCT06663436）提供了重要的理论和数据支持，这些试验将最终揭示该疫苗在志贺菌病流行地区的实际保护效果，并帮助确定最适用于此类研究的预测性动物模型。尽管存在样本量有限、保护阈值未确定等局限性，但本研究无疑为推动广谱志贺菌疫苗的发展迈出了坚实的一步。