ALFQ佐剂增强HIV-1包膜蛋白疫苗在非人灵长类动物中激发持久功能性抗体与细胞免疫应答

《npj Vaccines》：ALFQ adjuvanted HIV-1 envelope protein vaccination elicits durable functional antibody and cellular responses in nonhuman primates

本文推荐一项针对HIV疫苗研发瓶颈的研究。为提升传统铝佐剂（AH）免疫效果，研究人员比较了多种陆军脂质体配方（ALF）佐剂（ALFA、ALFQ、ALFQA）在非人灵长类动物（NHP）中配伍HIV-1 gp120蛋白的免疫原性。结果表明，含QS-21的ALFQ与ALFQA可诱导更高滴度、更强亲和力成熟及更持久的抗体应答，显著增强中和活性、Fc效应功能（ADCC/ADCP/ADCD）及多功能CD4+/CD8+T细胞反应，并促进骨髓长效浆细胞（LLPC）存活。转录组分析揭示其通过激活干扰素信号通路与单细胞特征增强抗病毒免疫，为HIV疫苗佐剂选择提供关键实验依据。

　　

自人类免疫缺陷病毒（HIV）被发现以来，科学家们一直致力于研发有效的预防性疫苗，但这一目标至今仍未实现。尽管抗病毒治疗取得了长足进步，根据2024年全球数据，仍有近4000万人携带HIV，每年新发感染超百万例。HIV疫苗研发历程充满挑战，多项III期临床试验未能显示出保护效果，唯有泰国的RV144试验取得了约60%的早期保护效力，但随后降至31.2%。该方案使用金丝雀痘病毒载体（ALVAC）初免， followed by 铝佐剂（AH）配伍的gp120蛋白加强免疫，其保护关联因素分析指向V1V2区特异性IgG抗体、抗体依赖性细胞毒性（ADCC）等功能性抗体反应以及多功能CD4⁺T细胞，而非中和抗体。这一发现促使科研人员探索更有效的疫苗策略，包括改进抗原设计（如mRNA-LNP、gp140三聚体）和开发新型佐剂。

佐剂是疫苗的关键组分，能显著增强免疫应答的强度、质量和持久性。陆军脂质体配方（Army Liposome Formulation, ALF）家族是一类由饱和磷脂、胆固醇和合成单磷酰脂质A（3D-PHAD?）构成的脂质体佐剂。通过添加铝佐剂（AH）或皂苷QS-21，可形成ALFA、ALFQ，或同时添加二者形成ALFQA。与已上市佐剂系统AS01B（含QS-21）相比，ALFQ在胆固醇比例、磷脂饱和度、免疫刺激剂含量和颗粒大小方面存在差异，已在多项临床试验中展示出良好前景。

发表在《npj Vaccines》的这项研究中，Shikha Shrivastava等研究者旨在评估ALF家族佐剂在非人灵长类动物（NHP）模型中，配伍HIV-1亚型B gp120蛋白（B.63521）时的免疫原性。研究采用模拟RV144的免疫策略（ALVAC初免+蛋白加强），比较了AH、ALFA、ALFQ和ALFQA四种佐剂的效果。结果显示，含QS-21的ALFQ和ALFQA能诱导更强、更持久的体液和细胞免疫应答，包括高亲和力抗体、有效的中和活性、多种Fc介导的效应功能、骨髓中长期存活的抗原特异性浆细胞、多功能CD4⁺和CD8⁺T细胞反应，以及独特的抗病毒基因表达特征。这些发现凸显了ALFQ/ALFQA作为高效佐剂在HIV疫苗开发中的巨大潜力。

为开展本研究，作者团队运用了多项关键技术方法：使用28只印度裔恒河猴，随机分为四组，进行ALVAC初免和不同佐剂配伍的gp120蛋白加强免疫；通过酶联免疫吸附试验（ELISA）系统评估血清和直肠分泌物中针对多种HIV Env蛋白（B.63521 gp120, gp145, gp70V1V2）的特异性IgG抗体滴度及其亚类；利用表面等离子共振（SPR）技术测定抗体亲和力；采用TZM-bl细胞中和试验评估对多种假病毒（Tier 1和Tier 2）的中和抗体水平；通过流式细胞术检测抗体依赖性细胞毒性（ADCC）、细胞吞噬（ADCP）、中性粒细胞吞噬（ADNP）和补体沉积（ADCD）等Fc效应功能；利用酶联免疫斑点（ELISpot）和流式细胞细胞内因子染色（ICS）分析骨髓中抗原特异性B细胞和外周血中抗原特异性T细胞（包括T滤泡辅助细胞, Tfh）的频率和功能；并对免疫后外周血单个核细胞（PBMC）进行RNA测序（RNA-seq），结合基因集富集分析（GSEA）和蛋白互作网络分析，揭示差异表达的基因和信号通路。

ALFQ和ALFQA诱导强劲的HIV-1 Env特异性IgG结合抗体反应

研究发现，在首次和第二次蛋白加强免疫后两周，ALFQ和ALFQA组针对B.63521 gp120的IgG抗体滴度显著高于AH和ALFA组。这种优势在第二次加强后更为明显，并在研究第56周（末次免疫后8个月）依然得以维持，表明ALFQ和ALFQA诱导的抗体反应不仅强度高，而且更为持久。对亚型C gp145和亚型B gp70V1V2蛋白的抗体反应也呈现类似趋势。抗体滴度衰减分析显示，ALFQ和ALFQA组的抗体半衰期更长。此外，ALFQ组对同源V2肽段的抗体反应也显著更强。

ALFQ和ALFQA诱导更高亲和力的结合抗体和中和抗体

通过表面等离子共振（SPR）分析抗体亲和力，发现ALFQ和ALFQA组从第14周开始就表现出更高的亲和力成熟度，并且这种优势持续到第56周。抗体亲和力与结合抗体滴度以及对Tier 1假病毒（MN.3, 93MW965）的中和活性呈显著正相关。ALFQ和ALFQA诱导的中和抗体滴度比AH和ALFA组高10倍，但针对同源Tier 2病毒B.63521和WITO未检测到中和活性。

ALFQ和ALFQA诱导持久的Fc介导的抗体效应功能

评估Fc效应功能发现，ALFQ和ALFQA在第二次蛋白加强后能诱导更强的ADCC活性，且该活性在第56周依然显著高于AH和ALFA组。使用gp120包被或病毒感染的靶细胞进行检测，均显示ALFQ组的ADCC反应强度和广度最高。此外，ALFQ和ALFQA还诱导了更强的ADCP和抗体依赖性补体沉积（ADCD）反应，并且ADCD反应在后期得以维持。抗体依赖性中性粒细胞吞噬（ADNP）反应在峰值时较高，但未表现出持久性。所有这些Fc效应功能均与抗体亲和力评分呈正相关。

ALFQ和ALFQA诱导骨髓中更高比例的gp120特异性长效浆细胞（LLPC）

流式细胞术分析骨髓细胞发现，ALFQ组在第26周和第56周的长效浆细胞（LLPC, CD138⁺⁺CD38⁺⁺CD20^-CD19^-）频率显著高于AH和ALFA组。更重要的是，通过细胞内染色检测到的B.63521 gp120特异性LLPC的比例在ALFQ和ALFQA组也显著更高，并且与gp120特异性IgG抗体亲和力评分呈正相关。

ALFQ和ALFQA诱导更高频率的抗原特异性多功能CD4⁺和CD8⁺T细胞

细胞内因子染色结果显示，ALFQ和ALFQA疫苗能诱导显著更高比例的分泌IL-2、IFN-γ和TNF-α的Env特异性CD4⁺T细胞。同时，这些组别也诱导了更高比例的双功能（IFN-γ⁺TNF-α⁺）和三功能（IL-2⁺IFN-γ⁺TNF-α⁺）CD4⁺T细胞反应。同样，在CD8⁺T细胞方面，ALFQ和ALFQA也诱导了更强化的多功能细胞因子应答。

ALFQ和ALFQA诱导更高比例的产IL-21的T滤泡辅助（Tfh）细胞以及更高水平的细胞因子和趋化因子

ALFQ和ALFQA组在第26周诱导了更高比例的CXCR5⁺PD-1^hiCD4⁺Tfh细胞以及更高频率的IL-21⁺Tfh细胞。对细胞培养上清和血清的细胞因子分析表明，ALFQ和ALFQA能诱导更高水平的IL-2、IFN-γ和IL-10等Th1/Th17相关细胞因子。

ALFQ和ALFQA上调干扰素信号通路基因

转录组学分析显示，在蛋白加强免疫后，与AH+ALFA组合相比，ALFQ+ALFQA组合显著上调了与干扰素信号、病毒防御反应、ISG15介导的抗病毒反应等相关的基因通路。基因集富集分析（GSEA）进一步确认了这些通路在含QS-21佐剂组中的富集。特别值得注意的是，单细胞特征是与分泌IFN-γ的Env特异性CD8⁺T细胞频率关联最强的通路。

本研究通过系统比较ALF家族佐剂在NHP模型中的免疫效果，有力证明了含QS-21的ALFQ和ALFQA佐剂在配伍HIV-1 gp120蛋白时，能够诱导全面、强劲且持久的免疫应答。其优势体现在多个方面：高质量的体液免疫（高滴度、高亲和力、持久的抗体，强大的中和活性和Fc效应功能），稳固的细胞免疫（多功能的CD4⁺和CD8⁺T细胞反应），以及骨髓中长效浆细胞的建立。转录组分析从机制上揭示了ALFQ/ALFQA通过激活干扰素信号通路和单细胞相关基因签名来增强抗病毒免疫。尽管本研究未进行功效验证，且使用了gp120单体而非更先进的三聚体抗原，但其结果明确支持ALFQ/ALFQA作为高效佐剂在HIV疫苗开发中的应用价值。该研究为未来HIV疫苗佐剂的选择提供了关键的非临床数据，目前ALFQ/ALFQA已在多项HIV疫苗I期临床试验中进行评估（如NCT05423418, NCT04658667, NCT06205056），其诱导强大CD8⁺T细胞应答的能力尤其值得关注，可能简化依赖异源病毒载体的复杂免疫程序，对HIV疫苗设计策略具有重要的指导意义。