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模块化组装与免疫评价:抗肺炎克雷伯菌O2血清型的高效生物结合纳米疫苗
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月02日 来源:npj Vaccines 7
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为解决抗生素耐药性肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae, Kp)O2血清型感染难题,研究人员通过蛋白糖基化偶联技术(PGCT)和SpyCatcher/SpyTag(SC/ST)正交组装系统,开发了一种基于乙肝病毒核心抗原(HBc)的纳米疫苗(HBc-OPS)。该疫苗通过AS03佐剂显著增强O-多糖(OPS)特异性抗体反应,在小鼠模型中实现100%高剂量致死攻击保护,为低免疫原性多糖疫苗设计提供了新策略。
抗生素耐药性肺炎克雷伯菌(Kp)已成为全球公共卫生重大威胁,其中O2血清型占临床感染的35-59%。尽管其O-多糖(OPS)是疫苗开发的理想靶点,但简单的半乳糖重复结构([-3)-β-D-Galf-(1-3)-α-D-Galp-(1-])导致免疫原性低下,传统方法难以诱导有效保护。针对这一挑战,军事医学科学院等机构的研究团队在《npj Vaccines》发表了一项突破性研究,通过模块化组装策略构建了新型生物结合纳米疫苗HBc-OPS,为对抗耐药菌感染提供了创新解决方案。
研究采用三大关键技术:1)蛋白糖基化偶联技术(PGCT)在工程化大肠杆菌中实现OPS与SpyCatcher蛋白的定向偶联;2)利用乙肝病毒核心抗原(HBc)自组装成30纳米颗粒的特性,通过SpyTag/SpyCatcher系统表面展示多糖抗原;3)结合AS03佐剂系统评估免疫增强效果,并通过BALB/c小鼠模型验证保护效力。
HBc-OPS纳米疫苗的制备与表征
通过正交组装策略,将PGCT生产的SpyCatcher-OPS(SC-OPS)与HBc-SpyTag(HBc-ST)纳米颗粒共价连接。电镜显示HBc-OPS保持30纳米球形结构,动态光散射(DLS)检测直径57纳米,且在4℃储存10个月未出现聚集或降解。质谱分析证实OPS链含11-20个重复单元,Western blot显示双抗原特异性反应。
OPS特异性抗体反应与疫苗效力
四剂免疫方案使HBc-OPS组小鼠血清IgG滴度显著高于游离OPS组(P<0.0001)。致死剂量攻击实验(3×107 CFU)中,70%的HBc-OPS免疫小鼠存活,而AS03佐剂组在5.2×107 CFU攻击下实现100%保护。脾脏细菌载量检测显示,佐剂组比非佐剂组降低1个数量级(P<0.01)。
免疫应答机制解析
AS03佐剂通过双重作用增强保护:24小时内诱导IL-6(6倍升高)和IL-5(4倍升高)促进B细胞活化;7天后引流淋巴结中T滤泡辅助细胞(Tfh)比例增加2.5倍,生发中心B细胞(GC B)比例提升3倍。第四剂免疫后3天,佐剂组OPS特异性记忆B细胞数量翻倍,证实其诱导长效免疫的能力。
佐剂比较研究
与传统CpG/Al(OH)3佐剂相比,AS03使抗体滴度提高8倍(P<0.001),在5.4×107 CFU攻击下存活率达80%,显著优于CpG组的40%。α-生育酚成分可能通过增强抗原提呈细胞摄取和内质网应激反应,激活更广泛的免疫信号通路。
该研究首次证明模块化纳米疫苗可突破Kp O2血清型的免疫原性限制。HBc载体提供T细胞依赖性应答,AS03佐剂通过细胞因子风暴(IL-6/IL-5)和GC反应协同增强保护。相较于Hegerle团队开发的四价O抗原疫苗(仅O1/O3有效),该设计在单血清型疫苗中实现全面保护,为开发覆盖O1/O2/O3/O5的多价疫苗奠定基础。技术层面,PGCT与SC/ST系统的结合使多糖-蛋白结合效率达商业化标准,且稳定性超越传统化学结合疫苗。这项成果不仅为抗耐药菌感染提供新工具,更开创了低免疫原性多糖疫苗的通用开发范式。
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