幽门螺杆菌疫苗：从实验室到临床的进展、挑战与未来方向

《Frontiers in Immunology》：Helicobacter pylori vaccines: from bench to bedside—progress, challenges, and future directions

　　

幽门螺杆菌（Helicobacter pylori, H. pylori）是一种主要的人类病原体，定植于胃黏膜，是胃炎、消化性溃疡疾病和胃癌的主要病因。尽管基于抗生素的根除方案是可用的，但其成本以及已确诊胃癌的不良预后使得疫苗接种成为一种经济上具有吸引力且可能更持久的替代方案。本叙述性综述综合了关于H. pylori发病机制、宿主保护性免疫和疫苗开发的文献，特别关注自1999年以来报道的人体临床试验，并重点介绍自2020年以来发表的临床前工作。研究人员并未对候选抗原进行编目，而是将该领域组织为三个相互依赖的层级——经典方法、新兴技术以及两者所依赖的佐剂和递送平台——并利用这一框架来审视为何临床前成功屡次未能转化为临床保护，以及确定当前H. pylori人用疫苗开发面临的主要挑战。研究人员得出结论，主要瓶颈已不再是抗原发现，而是胃黏膜处的抗原递送和免疫编程。

1 Introduction

幽门螺杆菌（H. pylori）定植于胃黏膜，感染全球一半以上人口，是慢性胃炎、消化性溃疡和胃腺癌的主要病原体。国际癌症研究机构（IARC）将其列为I类致癌物。根除治疗可降低胃癌风险，但由于抗生素耐药、再感染率高、无症状携带者比例大，疫苗接种成为经济且可持续的替代策略。本综述将领域分为经典方法、新兴技术及佐剂和递送平台三个层级，指出临床转化瓶颈已从抗原发现转向胃黏膜处的抗原递送和免疫编程。

2 Pathogenesis and immune evasion of H. pylori

2.1 Pathogenic mechanism of H. pylori

致病过程包括：尿素酶水解尿素产生“氨云”中和胃酸；鞭毛运动穿过黏液层；黏附素BabA、SabA和HopQ介导上皮定植；IV型分泌系统（T4SS）向宿主细胞注射CagA，诱导上皮间质转化（EMT）；VacA形成阴离子通道并诱导线粒体凋亡，同时抑制T、B细胞活化；中性粒细胞激活蛋白（NAP）促进炎症并辅助细菌持久定植。

2.2 Immune evasion mechanism of H. pylori

免疫逃逸策略包括：脂质A去磷酸化和C16/C18酰链延长，减弱TLR4/MD-2复合物识别；表达Lewis（Le^x/Le^y）抗原模拟宿主；Le⁺变体通过DC-SIGN抑制Th1极化；鞭毛素突变（如R89、L93）逃避TLR5；O抗原相位变异产生抗原异质性；并增加调节性T细胞（Treg）扩增、偏向IL-10高和IL-12低的抗炎状态。

3 Host immune responses underlying vaccine-mediated protection

3.1 The role of humoral immunity in H. pylori vaccine protection

体液免疫中，分泌型IgA（sIgA）被认为与黏膜保护相关，但IgA缺陷小鼠仍能获得疫苗保护，提示抗体非依赖机制存在。血清特异性IgG反映全身体液免疫反应，但抗体可能既介导保护也参与炎症病理。

3.2 The role of cellular immunity in H. pylori vaccine protection

自然感染以Th1应答为主但受Treg抑制，Th17细胞对局部胃黏膜防御不可或缺。保护性疫苗需要Th1/Th17协同作用，而非依赖单一T细胞亚群。IFN-γ更应视为炎症标志而非保护替代终点。早期疫苗研究仅检测脾细胞和血清细胞因子，未评估胃黏膜局部IL-17A和Treg状态，导致对保护机制的错误归因。

4 Classical approaches: lessons from clinical trials

4.1 Whole-cell vaccines

全菌疫苗在动物模型中显示预防和治疗潜力，但人体I期试验中仅高剂量能诱导细胞免疫反应，未能清除已存在的感染，并伴随腹泻、发热等不良反应。因安全性及疗效问题，全菌疫苗已被放弃。

4.2 Subunit vaccines

亚单位疫苗采用基因工程表达UreB、HspA等定义抗原。在III期临床试验中，口服UreB与大肠杆菌热不稳定毒素B亚基（LTB）融合的重组疫苗在6–15岁未感染儿童中第一年保护效力达71.8%（95% CI 48.2–85.6），3年随访约65%。但针对感染成人的治疗性试验未显示根除效果。

4.3 Outcomes of human clinical trials and the barriers they reveal

共报道12项人体临床试验。多数疫苗免疫原性弱或未显示出保护效果，包括减毒沙门菌载体表达尿素酶、肌注CagA/VacA/NAP多价疫苗等均未获满意结果。唯一成功的III期试验为口服重组UreB-LTB疫苗。该领域缺乏新候选疫苗进入后期临床，且存在工业化和制造方面的障碍。

5 Emerging technologies: rational design of next-generation vaccines

5.1 Immunoinformatics-based multi-epitope vaccines

免疫信息学通过预测MHC-I/II限制性CTL和HTL表位，经柔性linker组装成嵌合抗原，并用ProtParam、AlphaFold2、ProSA-web、ERRAT和Ramachandran图验证结构，分子对接评估与MHC和TLR的相互作用。多表位疫苗如UHFV-铁蛋白纳米粒结合黏附聚合物，在动物模型中诱导CD4⁺ T细胞依赖的保护性免疫并显著降低胃内定植。

5.2 DNA and mRNA vaccines

核酸疫苗可在体内表达抗原，同时诱导抗体和CTL应答。saRNA通过RNA依赖RNA聚合酶复制，降低剂量并延长表达；circRNA以闭环结构抵抗核酸酶并支持持续翻译。首个saRNA多表位H. pylori疫苗设计已报道，但尚无体内实验数据，递送和稳定性仍是关键挑战。

5.3 AI-driven target discovery, validation, and optimization for H. pylori vaccine development

AI技术加速目标发现和抗原优化。B-EPIC是基于Transformer架构的B细胞表位预测模型，在H. pylori多肽上实验验证能激活B细胞。ENAP平台通过AI筛选IL-17A和IFN-γ为最优细胞因子组合，经工程化细菌外膜囊泡递送，口服免疫小鼠诱导抗体持续超过12周并降低胃内细菌载量。但仍需解决预测与实验之间的“干湿差距”及跨群体验证不足。

6 Enabling technologies: delivery systems and adjuvants

6.1 Next-generation delivery systems

多种递送系统被开发以保护抗原通过胃肠屏障并靶向黏膜诱导部位：固体脂质纳米粒（SLN）递送UreA DNA疫苗；HP55包被的PLGA纳米粒在肠道释放抗原并诱导Th1/Th17免疫；乳酸菌表面展示系统（LL-plSAM）和细菌样颗粒（BLP）上展示的M细胞靶向多表位抗原可被M细胞摄取；枯草芽孢杆菌孢子表面表达UreA/UreB也诱导保护性免疫。鼻内纳米乳剂可通过绕过胃肠道引起Th1反应。

6.2 Advanced adjuvants for mucosal immunity

早期使用大肠杆菌热不稳定毒素（LT）和霍乱毒素（CT）作为黏膜佐剂因毒性受限。CpG寡脱氧核苷酸（CpG-ODN）激活TLR9，诱导与CT相当的黏膜免疫。工程化H. pylori外膜囊泡（OMV）兼具抗原载体和佐剂功能。TLR3激动剂Poly(I:C)与TLR9激动剂CpG-ODN联用增强Th1/Th17应答。LTB融合蛋白在III期临床试验中作为安全有效的黏膜佐剂。Pam2Cys脂肽佐剂通过TLR2/6激活树突状细胞，鼻内给予可降低细菌载量。

7 Current controversies and challenges

主要争议包括：疫苗目标是预防定植还是治疗已建立的感染；抗原多样性要求多价或泛基因组疫苗，但配方复杂。口服递送面临胃酸和酶降解，且胃黏膜缺乏派尔结结构，现有黏膜佐剂安全性不足。小鼠和蒙古沙鼠模型不能完全模拟人类慢性感染中的Treg耐受。此外，缺乏经过验证的人体保护相关性指标，以及高流行区的经济投入和制药工业意愿不足，都是重大障碍。

8 Discussion

有效的H. pylori疫苗需要诱导强T细胞应答，尤其是Th1和Th17亚群。需要开发先进递送系统和强力黏膜佐剂，以在胃黏膜产生保护性免疫。明确免疫保护相关性标志物将有助于优化制剂并加快开发。AI辅助表位预测和结构抗原设计可应对抗原多样性。此外，工业界更大程度的参与对于从实验台转化到临床必不可少。建议采用包含黏膜sIgA、胃组织IL-17A、IFN-γ和Treg频率的标准化免疫终点，建立从细胞实验到动物攻毒的迭代验证流程，并重新投入受控人体感染模型。

9 Conclusion

H. pylori疫苗开发虽面临重大科学、转化和经济障碍，但黏膜免疫学、新型佐剂技术及结构疫苗设计的快速进展提供了取得突破的合理预期。领域重点应转向抗原递送和黏膜免疫编程，以最终实现临床保护。