SARS-CoV-2刺突蛋白糖基化修饰对亚单位疫苗体液免疫应答的定向调控作用研究

本研究针对蛋白亚单位疫苗(SUV)抗原糖基化修饰影响免疫原性的关键科学问题，通过CHO细胞和昆虫细胞表达系统制备含复杂型(CT)、高甘露糖型(HM)和简约型(PM)糖链的SARS-CoV-2刺突蛋白三聚体，结合新型佐剂SLA archaeosomes在小鼠模型中系统评估不同糖型对抗原呈递和免疫应答的影响。研究发现CT糖型能显著增强中和抗体产生并定向激活RBD特异性免疫应答，而HM/PM糖型则导致免疫应答向S2亚基偏移。该成果为疫苗生产系统的选择提供了重要理论依据，发表于《Communications Medicine》。

　　

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的刺突蛋白如同病毒入侵细胞的"万能钥匙"，其表面覆盖的糖链就像精心设计的"迷彩服"，既能帮助病毒逃避免疫监视，又直接影响疫苗效果。然而在疫苗研发领域，一个长期被忽视的关键问题是：不同表达系统(如CHO细胞、昆虫细胞)产生的刺突蛋白糖基化差异，究竟会如何影响疫苗效力？这直接关系到全球数十亿剂蛋白亚单位疫苗的免疫效果优化。

加拿大国家研究委员会等机构的研究团队在《Communications Medicine》发表的重要研究，首次系统揭示了糖基化模式对SARS-CoV-2疫苗免疫应答的"导航"作用。研究人员创新性地采用CHO细胞表达平台，通过添加甘露糖苷酶抑制剂kifunensine精确调控获得CT和HM糖型刺突蛋白，并与昆虫细胞表达的PM糖型进行对比。所有抗原均采用自主研发的SLA archaeosomes佐剂系统，这种基于古菌脂质的佐剂能同时激活体液和细胞免疫，为评估糖基化影响提供了理想平台。

关键技术方法包括：1) 在CHO55E1细胞中表达两种不同三聚化结构域(resistin和T4 foldon)的刺突蛋白；2) 通过HPAEC-PAD和SPR等技术表征糖链组成和ACE2结合活性；3) 使用C57BL/6小鼠模型(n=10/组)评估免疫原性；4) 建立ELISA、假病毒中和试验等多维度免疫评价体系；5) 采用VHH抗体库进行表位可及性分析。

抗原表征
研究成功获得三种糖型刺突蛋白：CHO细胞产生的CT型(含唾液酸化复杂糖链)和HM型(Man9为主)，以及昆虫细胞产生的PM型。SEC-MALS显示HM型三聚体(530kDa)比CT型(540kDa)更均一，但ACE2结合亲和力(KD≈5×10^-8M)无显著差异。通过26种中和性VHH抗体验证，三种糖型的表位暴露程度高度相似，排除了构象差异的影响。

小鼠免疫原性比较
resistin三聚化抗原SmT1的研究显示：虽然CT和HM糖型诱导的总IgG水平相当(GMT≈4×10⁵)，但CT型产生的中和抗体效价高两个数量级(NT50=6,681 vs 65)。令人惊讶的是，这种差异源于免疫应答的"区域重定向"——CT型主要激活S1/RBD特异性抗体，而HM型则偏向诱导非中和性的S2抗体。T4 foldon三聚化抗原SmT2也呈现相同趋势，证实该现象与三聚化结构域无关。

昆虫细胞抗原的启示
昆虫细胞表达的PM型刺突蛋白(Sm-gp41)表现出更极端的免疫特征：虽然诱导最强的IFN-γ⁺ T细胞反应(640 SFC/10⁶细胞)，但RBD特异性IgG几乎检测不到，中和活性仅7%。这与其糖链结构简单(缺乏复杂型分支)直接相关，提示商业化昆虫细胞疫苗可能需要更强佐剂补偿。

讨论与意义
该研究首次阐明CHO细胞表达的CT糖型刺突蛋白能优先激活RBD靶向的中和抗体，而HM/PM糖型则使免疫应答"偏离靶心"转向S2区域。这种糖基化依赖的免疫导航作用可能源于：1) S2茎部复杂糖链的"免疫遮蔽"效应；2) 甘露糖受体介导的抗原呈递途径改变。研究为疫苗生产系统的选择提供了明确指导——CHO细胞因其能产生最接近人类的糖链结构，成为亚单位疫苗的理想平台。同时提示，使用昆虫细胞等非哺乳动物系统时，需通过三聚化结构域优化或佐剂强化来克服糖链缺陷。这些发现不仅对COVID-19疫苗改进具有直接价值，更为其他病毒糖蛋白疫苗的理性设计提供了范式。