疟原虫LARC GAP疫苗新突破：MCAT基因缺失实现跨阶段跨物种保护

为解决疟疾疫苗保护力不足和免疫持久性差的问题，印度中央药物研究所团队通过基因编辑技术靶向敲除疟原虫脂肪酸合成途径关键酶MCAT，成功构建了新型减毒活疫苗（GAP）。研究发现MCAT缺失不影响疟原虫血液期和蚊期发育，但能特异性阻断肝晚期发育，且免疫小鼠后可诱导持久保护性免疫，对同源/异源疟原虫及血液期感染均展现跨阶段、跨物种保护效果。该研究为开发新一代疟疾疫苗提供了重要候选靶点，成果发表于《npj Vaccines》。

　　

疟疾仍是全球重大公共卫生威胁，每年导致数十万人死亡。尽管已有RTS,S和R21等亚单位疫苗获批，但其保护效力有限且免疫持久性不足。全孢子体疫苗（WSp）虽能诱导更广谱的免疫应答，但现有技术路线如辐射减毒孢子体（RAS）和化学预防联合孢子体（CPS）存在剂量依赖性或安全性隐患。基因减毒寄生虫（GAP）通过精准敲除关键基因实现可控减毒，其中肝晚期阻滞型（LARC）因表达丰富晚期抗原，被认为是最有前景的疫苗策略之一。

印度中央药物研究所的Raksha Devi和Satish Mishra团队聚焦疟原虫脂肪酸合成途径（FASII）的起始酶——丙二酰辅酶A-酰基载体蛋白转酰酶（MCAT）。前期研究表明FASII延伸酶对肝晚期发育至关重要，但其在蚊期发育中的必需性限制了疫苗开发。研究人员创新性地选择FASII起始步骤的MCAT作为靶点，系统评估其在疟原虫生命周期中的功能，并探索其作为GAP疫苗的潜力。

研究采用多种关键技术：1）通过双交换同源重组构建啮齿类疟原虫（P. berghei和P. yoelii）MCAT基因敲除株；2）利用免疫荧光和Western blot分析MCAT时空表达特征；3）通过体外肝细胞感染模型和活体成像技术（IVIS）评估肝期发育缺陷；4）建立多剂量免疫-攻毒实验验证保护效力；5）采用交叉攻毒实验检测跨阶段和跨物种免疫保护。

结果发现：
PbMCAT在血液裂殖体、孢子体和肝期表达并定位于顶质体
通过内源性HA标签示踪发现MCAT在疟原虫各发育阶段持续表达，且与酰基载体蛋白（ACP）共定位，证实其参与顶质体脂肪酸合成。

疟原虫MCAT缺失不影响血液期和蚊期发育
基因敲除寄生虫在血液中的增殖速率与野生型无差异，蚊期发育（动合子、卵囊、唾液腺孢子体）也完全正常，突破了FASII延伸酶必需性的限制。

PbMCAT敲除孢子体在C57BL/6小鼠中偶见突破感染
高剂量（5×10⁴）接种时，约20%小鼠出现延迟性血液感染（潜伏期延长至9天），但在BALB/c和瑞士小鼠中完全减毒，表明宿主遗传背景影响减毒效果。

晚期阻滞的PbMCAT敲除寄生虫表现顶质体分支缺陷
肝期65小时（hpi）时，突变体顶质体无法正常分支，细胞核分裂受阻，且不能形成肝裂殖子和裂殖体（merosome），证实MCAT缺失特异性破坏肝晚期发育。

PyMCAT敲除在肝期完全减毒
P. yoelii突变体即使接种5×10⁵孢子体也未见突破感染，显示物种间减毒表型差异，为疫苗安全性评估提供重要参考。

免疫MCAT敲除孢子体可抵抗感染性攻击
三次免疫后，小鼠对同源孢子体攻击实现100%保护，且能清除血液期虫体（iRBCs）。单次免疫即可提供80%以上保护力，肌肉注射与静脉注射效果相当。

LARC GAP诱导长效和跨阶段保护
免疫后7个月再攻毒仍保持80%保护率，且血清能识别孢子体、肝期和血液期抗原，中和实验显示抗体可抑制孢子体入侵肝细胞。

该研究首次阐明MCAT作为FASII起始酶在疟原虫肝期发育中的不可替代性，其缺失导致顶质体生物合成障碍和膜系统发育失败。相较于早期阻滞型GAP（EA-GAP），MCAT-LARC疫苗能同时激发预红细胞期和血液期免疫应答，且保护效果不受接种途径限制。研究还揭示了啮齿类疟原虫物种间减毒表型差异，为临床前评估提供了关键标准——完全减毒的P. yoelii模型更适合转化研究。

这些发现为开发新一代疟疾疫苗奠定基础：1）MCAT靶点可避免蚊期发育缺陷，解决FASII延伸酶的应用瓶颈；2）双基因敲除（如联合Scd/Scot1）可进一步确保临床安全性；3）转基因平台（如表达PvCSP的PbVac）有望攻克间日疟疫苗难题。随着Pf-LARC2等候选疫苗进入临床试验，MCAT-GAP或将成为组合疫苗的重要组分，推动全球疟疾消除进程。