基于佐剂和铁蛋白纳米笼的肺炎链球菌黏膜疫苗：激发小鼠保护性免疫反应的新突破

为解决现有肺炎链球菌疫苗的局限性，如多糖疫苗细胞免疫诱导弱、结合疫苗覆盖有限等问题，研究人员开展了基于铁蛋白纳米笼的肺炎链球菌黏膜疫苗研究。结果显示，该疫苗（FPB NC）能增强黏膜免疫反应，提升保护效果。这为肺炎链球菌疫苗研发提供了新方向。

　　在微生物肆虐的世界里，肺炎链球菌可谓是危害人类健康的 “头号通缉犯”，尤其是对儿童群体，它是引发细菌性肺炎的主要凶手，每年都导致大量儿童死亡。目前针对肺炎链球菌的疫苗存在不少短板，多糖疫苗虽然能刺激保护性体液免疫，但在诱导细胞免疫和持久免疫记忆方面表现欠佳，对儿童、老人和免疫功能低下人群效果不佳；而肺炎链球菌结合疫苗（PCV）的覆盖范围有限，还会引发新的血清型。为了攻克这些难题，来自韩国全南国立大学（Chonnam National University）的研究人员展开了深入研究。他们开发出一种基于铁蛋白纳米笼的肺炎链球菌黏膜疫苗（FPB NC），相关研究成果发表在《Nature Communications》上，为抗击肺炎链球菌感染带来了新的希望。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是利用 SpyTag/SpyCatcher 系统构建铁蛋白纳米笼疫苗，将 tPspA 抗原和 FlaB 佐剂展示在纳米笼上；二是通过多种实验检测免疫反应，如 ELISA 检测抗体水平、ELISPOT 检测抗体分泌细胞、流式细胞术分析细胞亚群等；三是进行动物实验，包括小鼠免疫、感染挑战和组织样本分析等。
下面来看看具体的研究结果：

1. 铁蛋白纳米笼疫苗的开发与表征：研究人员借助 SpyTag/SpyCatcher 系统，成功制备了包含 tPspA 抗原和 FlaB 佐剂的铁蛋白纳米笼疫苗（FPB NC）。通过 SDS-PAGE、Native-PAGE、Western blot 等方法确认了纳米笼的成功组装和各成分的正确呈现。TEM 和 DLS 分析显示，FPB NC 具有均匀的球形结构，平均直径为 24.8±6.3nm。功能检测发现，FPB NC 对 TLR5 的刺激活性比游离 FlaB 更强，能更有效地激活 NFκB 信号通路。
2. 鼻内免疫 FPB NC 诱导更强的黏膜免疫反应：对 BALB/c 小鼠进行鼻内免疫实验，结果表明，与 FlaB-tPspA 融合蛋白疫苗相比，FPB NC 疫苗诱导的抗 tPspA 血清 IgA 反应更强，在支气管肺泡灌洗液（BAL-F）、鼻腔灌洗液和唾液中的分泌型 IgA（sIgA）反应也显著增强，这意味着 FPB NC 疫苗能更有效地刺激 sIgA 的产生，增强黏膜免疫。
3. FPB NC 疫苗诱导更有效的 B 细胞分化和抗体成熟：ELISPOT 检测发现，FPB NC 免疫的小鼠体内产生 IgA 的浆细胞和记忆 B 细胞数量明显多于 FlaB-tPspA 免疫的小鼠。改良 ELISA 检测显示，FPB NC 免疫诱导的 tPspA 特异性血清 IgG 亲和力在第二次免疫后更高，表明该疫苗能促进 B 细胞分化和抗体成熟。
4. FPB NC 疫苗诱导平衡的免疫反应：通过检测 tPspA 特异性 IgG_2a/IgG₁比值，发现 FPB NC 免疫组的比值显著高于 FlaB-tPspA 组，说明 FPB NC 疫苗能更有效地诱导细胞免疫反应。进一步检测脾细胞中细胞因子的产生，发现 FPB NC 免疫的小鼠产生的 IFN-γ 和 IL-17 明显增加，而 IL-4 水平无显著差异，表明该疫苗能激活更有效的 Th1 和 Th17 反应。
5. 纳米笼增强抗原和佐剂向引流淋巴结的递送：用 FNR675 标记 FPB NC 和 FlaB-tPspA 后进行体内追踪，发现 FPB NC 在引流淋巴结中的分布频率更高，能招募更多的 CD11c⁺树突状细胞，且与 CD169⁺亚包膜窦巨噬细胞的相互作用更强，促进了 B 细胞区域的扩张，有利于抗原呈递和免疫反应的启动。
6. FPB NC 促进生发中心形成和 Tfh 细胞快速扩增：免疫荧光和流式细胞术检测发现，FPB NC 免疫能显著增强生发中心（GC）的形成，诱导更多的 Tfh 细胞产生，为 B 细胞的增殖、活化和分化提供更好的支持，有助于产生高亲和力抗体和记忆 B 细胞。
7. FPB NC 疫苗显著增强对致死性攻击的保护作用：对免疫后的小鼠进行肺炎链球菌致死性攻击实验，结果显示，FPB NC 疫苗组在同源和异源血清型攻击下的生存率均高于 FlaB-tPspA 组，且肺部细菌载量显著降低，肺组织损伤减轻，表明该疫苗能诱导更强的保护性免疫反应，有效抑制细菌生长和入侵。
   在讨论部分，研究人员指出，铁蛋白纳米笼作为疫苗开发平台具有诸多优势，如生物相容性好、稳定性高，能多价展示抗原和佐剂。SpyTag/SpyCatcher 系统则为在纳米笼上展示异源蛋白提供了有效方法。FPB NC 疫苗能同时激活先天免疫和适应性免疫，诱导平衡的 Th1/Th2 免疫反应，增强抗体反应的数量和质量，对肺炎链球菌感染具有显著的保护作用。不过，该疫苗在转化为临床应用前，还需在其他动物模型中进行验证，并优化抗原组合和佐剂比例。
   总的来说，这项研究开发的基于铁蛋白纳米笼的黏膜疫苗平台为肺炎链球菌疫苗的研发开辟了新途径。FPB NC 疫苗展现出强大的免疫原性和保护效果，有望成为预防肺炎链球菌感染的有力武器。未来，随着研究的深入和技术的改进，这一疫苗平台可能会在临床应用中发挥重要作用，为全球公共卫生事业做出贡献。