婴儿免疫应答的全细胞与无细胞百日咳疫苗免疫学特征解析：为下一代疫苗设计提供新见解

本研究针对无细胞百日咳疫苗(DTaP)免疫持久性不足的问题，通过系统生物学方法对比分析了56名婴儿接种全细胞(DTP)与无细胞疫苗后的早期免疫特征。研究发现DTP能显著激活TLR信号通路、FcγR介导的吞噬作用及IL-1β/IL-6等炎症因子，并诱导更高水平的百日咳毒素(PT)特异性B细胞反应。该成果发表于《npj Vaccines》，为优化疫苗设计提供了关键分子靶点。

　　

百日咳（pertussis）作为全球儿童十大死因之一，每年导致约24万例5岁以下儿童死亡。尽管无细胞百日咳疫苗(DTaP)因不良反应少已在高收入国家取代全细胞疫苗(DTP)，但其免疫保护效果会随时间显著减弱。更令人担忧的是，动物实验显示DTaP虽能减轻症状，却无法阻止百日咳杆菌的鼻咽定植和传播。这一困境促使科学家深入探究两类疫苗的免疫机制差异。

为破解这一难题，范德堡大学医学中心（Vanderbilt University Medical Center）的C. Buddy Creech团队联合秘鲁营养研究所等机构，对56名健康婴儿进行了前瞻性研究。通过RNA测序(RNA-Seq)和核糖体分析(RP)技术，首次在系统层面揭示了两类疫苗诱导的早期免疫特征差异，相关成果发表在《npj Vaccines》。

研究采用多组学联用策略：采集接种前后的外周血单核细胞(PBMC)进行转录组和翻译组测序，结合血清细胞因子检测、抗原特异性B细胞频率分析，以及针对百日咳毒素(PT)、丝状血凝素(FHA)等抗原的抗体定量。所有分析均严格匹配WHO标准，并通过bootstrap法验证结果的稳健性。

DTP诱导更强的先天免疫激活

通过KEGG通路富集分析发现，DTP接种者在第2天即显著激活Toll样受体(TLR)信号通路，特别是识别脂多糖的TLR4-MD2复合物和识别鞭毛蛋白的TLR5。同时，补体受体3(CR3)和IL-1β等炎症介质的翻译效率较DTaP组提高3-10倍。这些发现解释了DTP接种后更显著的局部红肿反应。

抗体反应的差异化格局

血清学数据显示，DTP组在完成基础免疫后，针对PT的IgG抗体几何平均浓度(GMIU)达1530，显著高于DTaP组的66.0（p=0.023）。但DTaP组对FHA的抗体反应更强（GMIU=138.5 vs 17.2）。这种抗原特异性差异持续至加强免疫后，暗示两类疫苗可能通过不同机制形成免疫记忆。

B细胞应答的关键差异

最具突破性的发现来自抗原特异性B细胞分析。DTP组在加强免疫后，PT特异性B细胞频率达0.65%，是DTaP组的6.5倍（p<0.001）。单细胞分析揭示，DTP优先激活编码免疫球蛋白λ链的IGLV10-54基因，其翻译效率较DTaP组高3.3倍。

MAIT细胞的潜在作用

细胞反卷积分析显示，DTP接种者在第8天出现黏膜相关恒定T细胞(MAIT)的显著扩增，同时CD4记忆T细胞比例下降。这类先天样T细胞可能通过快速产生IL-17等细胞因子，增强黏膜免疫保护效果。

这项研究首次绘制了婴儿百日咳疫苗接种后的多组学应答图谱，证实DTP通过TLR4/5-MD2-IRAK4轴激活更强的先天免疫，并诱导持久的PT特异性B细胞反应。这些发现为改进DTaP提供了明确方向：添加TLR激动剂如单磷酰脂质A(MPLA)或鞭毛蛋白作为佐剂，可能帮助克服当前无细胞疫苗的免疫缺陷。

特别值得注意的是，研究发现编码结合珠蛋白(HP)的基因在DTP组翻译水平提高9.6倍。由于HP能与PT特异性结合，这一发现为开发新型减毒活疫苗（如缺失HP结合域的BPZE1株）提供了理论依据。研究团队强调，未来应重点探索如何平衡疫苗安全性与免疫持久性，这对中低收入国家百日咳防控具有重大意义。