influenza A subtype H1N1 infection

摘要：大多数疫苗传统上通过肌肉注射给药，但皮肤因含有大量抗原呈递细胞，正逐渐成为更具免疫原性的疫苗接种部位。皮内接种可提高流感疫苗的效力，并在猴痘疫苗短缺时节省剂量 。然而，皮内接种比肌肉注射更容易引发局部反应，因此需要安全有效的佐剂来增强皮内接种效果 。本文将介绍目前已批准用于人类疫苗的佐剂及其皮内接种的反应原性，探讨正在研发的化学和物理佐剂，分析物理佐剂的研发原理、类型及优势，旨在为皮内接种疫苗的佐剂选择提供参考。一、皮肤结构皮肤是人体最大的器官，具有防止热量和水分流失、抵御病原体感染等重要生理功能 。它主要分为三层：角质层、表皮和真皮（插入原文 Fig. 1，展示皮肤结构和驻留的先天免疫细胞的示意图，帮助读者直观理解皮肤的结构组成）。角质层位于皮肤最外层，由角质细胞组成，具有很强的疏水性，是皮肤的主要屏障 。表皮层在角质层下方，主要由角质形成细胞构成，其中还散布着朗格汉斯细胞，这些细胞能作为免疫哨兵发挥作用 。真皮层则包含汗腺、毛囊、血管、淋巴管和神经纤维等多种结构，还有成纤维细胞和树突状细胞、巨噬细胞等先天免疫细胞 。此外，皮肤中还存在大量的 T 淋巴细胞，其中大部分是皮肤驻留记忆 T 细胞。这些驻留的先天免疫细胞不仅是抵御病原体感染的第一道防线，还能诱导针对病原体或疫苗的适应性免疫反应。二、皮内接种疫苗的优势过去，大多数疫苗选择肌肉注射，主要是因为操作方便，无需太多专业培训 。但近二三十年来的大量研究发现，将疫苗接种途径从肌肉注射改为皮内注射，能诱导更强的免疫反应 。这主要是因为皮肤中富含抗原呈递细胞，如表皮的朗格汉斯细胞和真皮的树突状细胞，而肌肉中这类细胞相对较少 。皮内疫苗的抗原会被抗原呈递细胞摄取，并呈现在主要组织相容性复合体（MHC） I 或 II 类分子上，随后这些细胞迁移到引流淋巴结，引发抗原特异性的 T 细胞和 B 细胞反应 。同时，皮内疫苗还能激活局部先天免疫细胞，分泌细胞因子和趋化因子，招募循环中的先天免疫细胞 。多项研究表明，皮内接种流感疫苗比肌肉或皮下接种在老年人中更具免疫原性，低剂量的皮内流感疫苗就能在年轻人中引发与全剂量肌肉注射相当的免疫反应 。此外，皮内接种对狂犬病疫苗、乙肝疫苗等也能增强免疫反应 。在猴痘疫情爆发期间，由于疫苗短缺，美国食品药品监督管理局（FDA）批准皮内注射猴痘疫苗，以扩大疫苗的使用范围，保护更多高危人群。三、皮内接种疫苗的局限性尽管皮内接种能提高疫苗的免疫原性，但提升程度相对有限 。例如，皮内接种流感疫苗仅能节省 40 - 60% 的剂量，在老年人中，其对不同流感毒株的血清转化率提升幅度也较小 。而且，皮内接种疫苗面临诱导显著局部反应的风险 。研究发现，无佐剂的皮内疫苗比肌肉注射疫苗更容易引发频繁且严重的局部不良反应 。这是因为皮肤中存在多种先天免疫细胞，它们在促进抗原摄取和增强适应性免疫的同时，也会通过合成和释放细胞因子、趋化因子，招募外周的中性粒细胞、单核细胞和嗜酸性粒细胞，从而导致局部不良反应 。因此，用于皮内接种的佐剂需要比肌肉注射用佐剂具有更好的局部安全性。本文主要聚焦于介绍用于增强针对传染病的皮内接种疫苗的佐剂，且重点关注增强皮内蛋白和亚单位疫苗诱导的免疫反应的佐剂，不涉及疫苗 / 佐剂配方（如聚合物纳米颗粒、脂质体）的相关内容 。四、已批准佐剂及其皮内反应原性疫苗佐剂在 21 世纪受到越来越多的关注，因为它们在新型和改进型疫苗的开发中起着关键作用 。美国国家过敏和传染病研究所（NIAID）在 2008 年启动了 “佐剂开发计划”，支持新型佐剂的筛选、鉴定和临床前 / 临床开发 。在过去的二十年里，有五种佐剂被批准用于人类疫苗，而在此之前的八十年里仅有两种 。但这些佐剂均是被批准用于肌肉注射，其皮内注射的局部不良反应风险可根据肌肉注射的局部反应原性进行预测（原文 Table 1，展示目前已批准的佐剂及其皮内反应原性的相关信息，包括佐剂名称、描述、批准年份、适用疫苗、Th1/Th2 偏向、粒径和皮内反应原性等级，直观呈现各类佐剂的特点和潜在风险）。铝佐剂：是全球使用最广泛的佐剂，主要基于氢氧化铝或磷酸铝，能增强 Th2 偏向的抗体反应，但诱导细胞介导免疫反应的能力较弱 。肌肉注射铝佐剂会导致显著的组织应激和细胞死亡，引发细胞因子 / 趋化因子释放，招募大量免疫细胞 。皮内注射实验性铝佐剂 Imject 也会导致小鼠皮肤炎症细胞高密度浸润，且持续至少四天。因此，铝佐剂皮内注射有较高风险引发显著局部反应 。AS04 佐剂：是由 MPL 吸附在氢氧化铝佐剂上制成的组合佐剂 。MPL 作为 TLR4 激动剂，能激活相关信号通路，诱导促炎细胞因子基因表达 。AS04 被批准用于增强人乳头瘤病毒疫苗的效力，但研究发现，与无佐剂疫苗相比，AS04 佐剂疫苗会引发更频繁的局部反应，如疼痛、红肿和肿胀 。我们之前的研究也发现，皮内注射 MPL/Alum 佐剂会导致皮肤真皮组织出现红斑、肿胀和大量炎症细胞浸润 。这表明 AS04 佐剂皮内注射有较高风险引发显著局部反应 。AS01 佐剂：是一种脂质体制剂，包含 MPL 和从皂树皮中纯化的皂苷成分 QS21 ，被批准用于增强疟疾 RTS,S 疫苗的效力，能诱导 Th1 为主的免疫反应 。AS01 在肌肉注射后会迅速从注射部位清除，诱导细胞因子短暂表达，并快速招募免疫细胞 。考虑到其成分 MPL 的作用，以及 MPL 和 QS21 的协同效应和对局部炎症的强烈诱导，AS01 佐剂皮内注射后有较高风险引发显著局部反应 。MF59 和 AS03 佐剂：都是基于角鲨烯的水包油纳米乳液佐剂，分别由诺华和葛兰素史克开发 。MF59 用于增强季节性流感疫苗和大流行前 H5N1 疫苗的效力，AS03 则用于增强 2009 年 H1N1 流感大流行疫苗和大流行前 H5N1 疫苗的效力 。这两种佐剂主要诱导 Th2 偏向的免疫反应，且弱诱导 Th1 反应 。肌肉注射 MF59 会导致组织应激和细胞死亡，更强烈地招募免疫细胞，皮内注射类似 MF59 的 AddaVax 佐剂也会引发大量免疫细胞招募和细胞因子、趋化因子的长时间表达 。肌肉注射 AS03 会诱导持续的细胞因子表达，引发内质网应激 。这些都表明 MF59 和 AS03 佐剂皮内注射可能引发显著局部反应 。Matrix-M 佐剂：由两种源自皂苷提取物的 40 纳米颗粒配方组成，已被用于新冠疫苗（NVX-CoV2373） 。Matrix-M 佐剂能诱导 Th1 偏向的免疫反应，但接种该佐剂的新冠疫苗后，局部不良反应的发生率高于安慰剂组 。在猪模型中，肌肉注射 Matrix-M 佐剂会引发急性炎症、出血和坏死 。虽然目前尚无研究探讨其皮内接种的效力和安全性，但相关研究提示其有较高风险引发显著局部反应 。CpG 1018：是一种含未甲基化 CpG 基序的寡核苷酸，能激活 TLR9 和 MyD88 信号通路，刺激 Th1 偏向的抗体反应和细胞介导的免疫反应，已被用于乙肝疫苗 。研究发现，皮内注射小鼠特异性 CpG 会诱导轻微的局部反应和低水平的免疫细胞招募，因此预计 CpG 1018 皮内反应原性较低，有望安全地增强皮内接种效果 。总体而言，大多数已批准的佐剂皮内注射有较高风险引发显著局部反应，而具有高皮内反应原性的化学佐剂大多是颗粒状的，它们会强烈激活局部先天免疫系统 。不过，CpG 1018 可能是个例外，它诱导的炎症较轻，不会引发明显的局部反应。五、其他用于安全皮内接种的化学佐剂鉴于已批准佐剂的高局部反应原性，研究人员探索了其他化学佐剂用于安全皮内接种的可能性，部分佐剂已进入临床试验阶段（原文 Fig. 3，展示用于皮内接种的安全佐剂的化学结构，包括 CpG 1018、GLA-AF、咪喹莫特、Poly (I:C)、cGAMP 和 PCPP 聚合物，帮助读者了解这些佐剂的化学特性）。GLA-AF 佐剂：一些已批准的佐剂（如 AS01 和 AS04）含有 MPL 来增强疫苗效果 。虽然 MPL 未被批准作为单一佐剂，但研究发现皮内注射 MPL 在小鼠模型中仅诱导轻度炎症，无明显局部不良反应 。Carter 等人评估了合成的 TLR4 激动剂 GLA - 水基配方（GLA-AF）对雪貂和人类皮内 H5N1 疫苗接种的增强作用，发现 GLA-AF 对雪貂的单剂量疫苗保护和人类的血清保护至关重要，且在豚鼠和人体临床研究中未引起明显不良反应，这表明 GLA-AF 及其他 TLR4 激动剂在皮内接种方面具有潜力 。局部咪喹莫特佐剂：外用咪喹莫特乳膏（5% Aldara）已被 FDA 批准用于治疗多种疾病，它是 TLR7 激动剂，能激活相关信号通路，诱导促炎细胞因子和 I 型干扰素基因表达 。在一项双盲、随机、对照临床试验中，皮内注射流感疫苗前外用咪喹莫特乳膏，可提高针对疫苗病毒株和非疫苗病毒株的血清转化率 。在炎症性肠病患者中，皮内注射乙肝疫苗前使用外用咪喹莫特乳膏，其血清保护率显著高于肌肉注射组 。虽然外用咪喹莫特组局部不良反应更频繁，但总体安全性良好，表明其可显著提高皮内疫苗效力 。Poly (I:C) 佐剂：Poly (I:C) 是双链 RNA 的合成类似物，根据其所在位置可激活不同的信号通路 。在皮内或透皮疫苗接种中，它被用于诱导针对多种传染病的有效免疫反应 。不同研究中，Poly (I:C) 佐剂的效果有所差异，较低剂量（1µg）时可能效果不明显，而 25µg 的 Poly (I:C) 可显著增强皮内 HIV-1 gp140 或 HSV-2 gD 糖蛋白诱导的全身和黏膜抗体反应 。近期，一项 1 期临床试验测试了与光化学内化技术联合使用的 Poly (I:C)，初步表明该方法安全性良好，这显示了 Poly (I:C) 作为皮内接种佐剂的安全性 。cGAMP 佐剂：2′3′ - 环鸟苷酸 - 腺苷酸（cGAMP）可激活细胞内干扰素基因刺激蛋白（STING）通路，诱导促炎细胞因子和 I 型干扰素基因表达 。在小鼠和猪模型中，皮内注射 cGAMP 与流感 H5N1 或 2009 年大流行 H1N1 疫苗联合使用，可显著增强疫苗诱导的免疫反应，且未引发明显局部不良反应 。研究还发现，cGAMP 在增强皮内 H5N1 免疫方面比 CpG 或 MPL 更有效，这表明 cGAMP 等 STING 激动剂可作为安全的皮内接种佐剂 。PCPP 佐剂：微针是一种有吸引力的皮内疫苗递送技术 。Andrianov 等人发现聚 [二（羧基苯氧基）磷腈]（PCPP）可作为安全的佐剂，用于增强猪的微针介导的皮内乙肝疫苗接种效果 。在该研究中，仅观察到轻微的皮肤发红，无严重不良反应 。此外，一种新的聚磷腈聚合物（PCEP）也被发现可安全地增强仔猪皮内流感 H1N1 疫苗接种的免疫反应 。这些研究表明某些 PRR 激动剂作为皮内佐剂是安全的，且化学性质为水溶性或水基配方的佐剂，通常具有较低的皮内反应原性 。六、用于安全皮内接种的物理佐剂除了化学佐剂，在皮内疫苗接种前对皮肤表面进行短暂的物理能量处理，也被探索用于增强皮内接种效果。研发原理：过去，佐剂的开发很大程度上依赖经验或试错法，尤其是对于非病原体相关分子模式（PAMP）的佐剂，如铝佐剂、MF59 和 QS21 等 。这些佐剂没有特定的细胞受体来介导其佐剂作用，而是通过刺激组织应激和细胞死亡，释放内源性危险信号或损伤相关分子模式（DAMPs）来发挥作用 。“危险理论” 认为，免疫系统会被应激或受损细胞释放的危险信号激活，这解释了在没有外来病原体入侵时，如移植排斥、某些化疗诱导的抗肿瘤免疫激活等情况下，适应性免疫的诱导机制 。近年来发现的多种 DAMPs，如尿酸、ATP、双链 DNA 等，在生理条件下不会被免疫系统识别，但在组织应激或细胞死亡时会释放出来，激活免疫系统 。例如，铝佐剂可刺激尿酸释放，激活 NLRP3 炎性小体和 Caspase 1，部分介导其促炎反应；MF59 佐剂能刺激 ATP 释放，增强免疫反应 。这些发现提示，可控的组织应激或细胞死亡可能诱导内源性危险信号释放，从而增强疫苗接种效果，为物理佐剂的开发提供了理论依据。物理佐剂类型：目前研究最多的用于疫苗佐剂的物理能量是激光和射频，其类型多样（原文 Fig. 4，展示不同类型的激光佐剂（全表面、非剥脱性分数、剥脱性分数）和射频佐剂的简要示意图，帮助读者直观理解不同物理佐剂的作用方式）。激光佐剂：激光发射的窄波长光可被特定组织发色团吸收，在美容和医学领域有广泛应用 。多种激光被探索用于增强皮内接种效果，如铜蒸气激光可通过诱导持续局部炎症增强疫苗免疫反应；非侵入性 Q - 开关 Nd:YAG 532nm 激光治疗可显著增强模型抗原和流感疫苗诱导的免疫反应，且不引起可见或组织学皮肤损伤，其作用机制可能是增强了 MHC II + 细胞的迁移 。近红外激光（NIR）在 1064nm 波长下，可诱导特定趋化因子表达，增加皮肤中 DC 浓度，促进 DC 迁移至引流淋巴结，增强疫苗免疫反应，且在人体试验中显示出良好的安全性 。非剥脱性分数激光（NAFL）通过发射高能微激光束在皮肤表面形成微热区，招募浆细胞样 DCs，与外用咪喹莫特联合使用，可显著增强皮内流感疫苗和疱疹肽疫苗的免疫反应 。此外，基于剥脱性分数激光（AFL）的粉末递送系统（LPD）可实现无针透皮疫苗递送和佐剂作用，AFL 治疗虽会诱导细胞因子和趋化因子释放及免疫细胞招募，但皮肤能在数天内完全恢复，且具有良好的免疫增强效果 。射频佐剂：射频（RF）是一种交变电磁波，在中高频（0.3 - 10MHz）时可产生组织加热，在肿瘤治疗和皮肤重塑等方面有应用 。研究发现，在皮内疫苗接种前进行双极 RF 处理，可诱导短暂、低水平的局部炎症，显著增强抗原摄取、DC 迁移和成熟，增强 OVA 和流感疫苗诱导的免疫反应，且在低剂量疫苗时表现出良好的剂量节省效果 。RF 还能增强重组核蛋白（NP）和基质蛋白 1（M1）为基础的通用 T 细胞疫苗诱导的 CD8 + T 细胞反应，对异源病毒产生交叉保护免疫 。比较组织蛋白质组学研究表明，RF 诱导的局部组织蛋白质组变化最小，这与其诱导的短暂、低水平局部炎症相符 。物理佐剂的优势：物理佐剂在皮内疫苗接种前，通过在皮肤表面短暂应用物理能量来增强免疫反应（原文 Fig. 5，展示化学佐剂和物理佐剂在皮内接种中的不同作用机制，清晰呈现二者的差异，帮助读者理解物理佐剂的独特优势）。与化学佐剂相比，物理佐剂主要由医疗设备递送，可在室温下保存，无需冷链储存；使用的设备可重复使用，且每次使用成本相对较低 。物理佐剂无需与疫苗混合，不会改变或影响疫苗的制造和给药过程 。其作用主要局限于治疗部位，不太可能诱导显著的全身或长期副作用，而化学佐剂可能会迁移至引流淋巴结甚至全身循环，广泛激活免疫系统 。物理佐剂诱导的组织应激可控，能使皮肤快速恢复，通常诱导短暂、低水平的局部炎症，而化学佐剂往往会引发持续且更强烈的局部炎症 。物理佐剂主要通过改变局部环境，增加 DC 的运动性、诱导内源性危险信号释放以增强抗原摄取和 DC 成熟，或促进 DC 迁移到引流淋巴结，从而增强疫苗诱导的免疫反应。在适当开发的情况下，物理佐剂的效果可以与化学佐剂相媲美。七、专家评论皮肤作为疫苗接种部位，具有高度免疫原性，皮内疫苗接种通常能诱导比肌肉注射更强的免疫反应，在提高疫苗效力和节省疫苗剂量方面具有很大潜力。事实上，已有多种疫苗获批用于皮内注射，如流感疫苗、狂犬病疫苗和猴痘疫苗等。然而，皮内接种存在诱导显著局部反应的风险，目前大多数已批准的佐剂因高局部反应原性不适合皮内注射，因此迫切需要开发新型佐剂以安全地增强皮内接种效果，同时避免明显的皮肤反应。近期研究发现了几种有潜力安全增强皮内接种的化学佐剂，包括 CpG 1018、GLA-AF、局部咪喹莫特、Poly (I:C)、cGAMP 和 PCPP 等。其中，CpG 1018 已被批准用于增强肌肉注射乙肝疫苗的效果，GLA-AF 和局部咪喹莫特已在临床试验中用于增强皮内流感疫苗的效果，这些佐剂因其在人体中已建立的安全性，可进一步测试其对皮内接种的增强作用。Poly (I:C) 在肿瘤内、肌肉或皮下注射的临床试验中已显示出良好的耐受性，也可考虑用于评估其对皮内接种的增强效果 。皮内接种佐剂的好处包括进一步提高疫苗效力、节省更多疫苗剂量以及可能诱导交叉保护性免疫 。流感疫苗是测试皮内接种佐剂的理想选择，可解决疫苗不匹配问题，降低每年流感疫苗生产的负担。但在批准佐剂用于皮内接种时，需要仔细评估其效益 / 风险比。除化学佐剂外，不同类型的物理佐剂（如激光、射频）也在探索用于安全增强皮内接种 。物理佐剂是一种相对较新的佐剂类型，利用物理能量诱导组织应激来增强皮内接种效果。尽管其在提高人类疫苗效力方面的潜力仍有待探索，但近期对化学佐剂（如铝佐剂、MF59）中内源性危险信号关键作用的认识，为物理佐剂的开发提供了支持 。目前，物理佐剂在临床前动物模型中的研究显示出良好的安全性和增强皮内接种效果的潜力 。然而，物理佐剂的开发仍面临一些挑战 。首先，物理佐剂基于设备，目前缺乏指导其开发和批准的指南 。其次，物理佐剂的开发需要设备制造商、疫苗公司和监管机构的共同努力，多方参与可能会带来新的挑战 。此外，目前使用物理佐剂的皮内接种需要分两步进行，即物理佐剂处理和皮内疫苗注射，这比使用化学佐剂的接种过程更耗时，公众对这种新型接种方式的接受度也有待研究 。21 世纪以来，佐剂开发受到了极大关注，在新佐剂的批准和佐剂作用机制的阐释方面取得了显著进展 。这些努力有望促进安全的化学和物理佐剂的开发，以增强皮内接种效果，为疫苗接种领域带来新的突破。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观不本站。

近日，在国际权威药物化学期刊《European Journal of Medicinal Chemistry》上发表了一篇题为“四唑：药物设计中的多功能基团”的综述论文，系统总结了四唑（Tetrazoles）在药物设计中的多潜能应用及其最新研究进展。四唑作为一种具有独特理化性质和生物电子等排特性的五元杂环化合物，在药物化学领域备受关注。本文综述了近年来四唑在多种疾病治疗中的应用，包括癌症、细菌、病毒和真菌感染、哮喘、高血压、阿尔茨海默病、疟疾和结核病等。尽管四唑结构的药物在临床应用中逐渐增多，但其构效关系、多机制作用、结合模式和生化特性仍待深入研究。文章详细探讨了四唑生物电子等排体在优化先导化合物中的潜力，分析了其在创新疗法中的应用趋势、优势、局限性和挑战，并对未来研究方向提出了展望。图片来源：EJMC01BACKGROUND背景简介在药物设计和开发过程中，从发现潜在的先导化合物到优化其结构以提高生物活性、生物相容性和药代动力学特性，是一个复杂且漫长的过程。其中，一个关键策略是通过引入生物电子等排体（bioisosteres）来改善药物分子的性能。生物电子等排体是指那些在结构上与原分子不同，但在生物活性上具有相似性质的化学基团。四唑（tetrazole）作为一种重要的生物电子等排体，因其独特的物理化学性质和生物活性，近年来在药物设计中受到了广泛关注。四唑可以替代羧酸和酰胺基团，从而提高化合物的代谢稳定性和其他药代动力学特性。此外，四唑衍生物在多种疾病治疗中展现出多样化的药理活性，包括抗癌、抗菌、抗病毒、抗真菌、降血压和抗哮喘等。尽管如此，目前对于四唑类化合物的构效关系、多机制作用、结合模式和生化特性的理解仍然有限。因此，深入研究四唑在药物设计中的应用，探索其潜在的优化策略，对于开发新型药物具有重要意义。图片来源：EJMC在对四唑类化合物的出版物进行分析时，研究者发现自1885年首次合成四唑以来，其在药物设计中的应用逐渐受到关注。近年来，四唑作为药物设计中的热门结构单元，相关研究的年度发表文章数量呈上升趋势，其中美国在四唑相关研究的发表数量上位居全球首位。此外，与四唑相关的专利数量也显著增加，这表明除了公开报道的研究成果外，还有许多潜在的四唑类药物候选物可能正在进行保密的临床前或临床试验。通过对当前文献的系统分析，研究者发现四唑类化合物主要应用于医学、化学、生物化学和药理学等领域，其中药物化学领域对四唑的应用尤为关键。四唑的合成方法也得到了广泛研究，涉及多种起始材料，这些研究为开发具有多生物活性的四唑类化合物奠定了基础。图片来源：EJMC02Drug Design四唑在抗微生物药物研发的应用四唑类化合物在抗微生物药物研发中展现出巨大潜力，尤其在抗菌、抗病毒和抗寄生虫领域。近年来，随着抗菌药物耐药性问题的加剧，开发新型抗菌药物迫在眉睫。四唑类化合物因其独特的结构和生物活性，被广泛应用于抗菌药物的研发。研究表明，四唑衍生物可以有效抑制多种细菌和真菌的生长，包括一些耐药菌株。例如，某些四唑类化合物对耐多药的结核分枝杆菌表现出显著的抑制活性，其抗菌效果比传统的一线抗结核药物更强。此外，四唑类化合物在抗病毒药物研发中也取得了重要进展。它们被用于开发针对HIV、流感病毒等多种病毒的抑制剂，能够改善药物的物理化学性质并增强抗病毒活性。例如，通过将四唑基团引入到HIV逆转录酶抑制剂中，可以提高药物的代谢稳定性。在抗寄生虫领域，四唑类化合物也被证明具有显著的活性，尤其是在抗疟疾药物的研发中。四唑基团与奎宁啉类抗疟药物结合，可增强药物的疗效并降低耐药性。这些研究结果表明，四唑类化合物在抗微生物药物研发中具有广阔的应用前景，为应对日益严重的微生物耐药性问题提供了新的策略和希望。图片来源：EJMC①含有四唑环的抗菌药物四唑类化合物作为抗菌药物的研究进展表明，其在抗菌活性和机制方面具有显著优势。近年来，研究者们发现四唑衍生物能够有效抑制多种细菌和真菌的生长，包括一些耐药菌株。例如，某些四唑类化合物对耐多药的结核分枝杆菌表现出显著的抑制活性，其抗菌效果比传统的一线抗结核药物更强。此外，通过结构优化，研究者们进一步提高了四唑类化合物的抗菌活性。例如，通过改变四唑环上的取代基，可以显著增强其对多种临床菌株的抗菌活性，同时保持较低的细胞毒性。这些研究不仅揭示了四唑类化合物在抗菌领域的潜力，还为开发新型抗菌药物提供了重要的结构基础和理论支持。具体来看，研究者们在四唑类抗菌药物的研发中取得了一系列重要成果。例如，Szulczyk等人报道了一类新的四唑类抗结核药物，其中化合物1a和1b对耐多药的结核分枝杆菌表现出高达16倍的抑制活性，优于一线抗结核药物异烟肼、利福平和乙胺丁醇。这些化合物表现出对结核菌的高选择性，而对其他常见细菌（如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等）则无明显抑制作用。进一步的结构优化表明，通过在四唑环上引入不同的取代基，可以显著提高其抗菌活性。例如，化合物2a、2b和2c对多种临床菌株表现出良好的抗菌活性，MIC值在2-32 μg/ml之间，且对哺乳动物细胞系无明显毒性，显示出作为新型抗菌药物的潜力。此外，四唑类化合物在抗菌机制研究方面也取得了重要进展。例如，Roszkowski等人报道的四唑类化合物3a、3b和3c对多种细菌（如金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌）表现出广谱抗菌活性，MIC值在0.4-25.6 μg/ml之间。特别是化合物3c，其对某些金黄色葡萄球菌菌株的抑制活性（MIC 0.1-0.2 μg/ml）优于环丙沙星（MIC 0.125-0.5 μg/ml）。机制研究表明，这些化合物通过抑制细菌的DNA gyrase和拓扑异构酶IV发挥作用，这可能是其抗菌活性的分子基础。综上所述，四唑类化合物在抗菌药物研发中展现出巨大的潜力。通过结构优化和机制研究，研究者们不仅提高了四唑类化合物的抗菌活性，还揭示了其作用机制，为开发新型抗菌药物提供了重要的理论基础和实践指导。图片来源：EJMC②四唑在抗病毒药物研发中的应用四唑类化合物在抗病毒药物研发中展现出显著的潜力，尤其是在改善药物的物理化学性质和增强抗病毒活性方面。近年来，研究者们发现四唑基团可以有效地替代某些天然化合物中的功能基团，从而提高其代谢稳定性和抗病毒活性。例如，通过将四唑基团引入HIV逆转录酶抑制剂阿昔洛韦中，可以显著提高其代谢稳定性。此外，含有四唑基团的肽模拟物被证明是有效的HIV蛋白酶抑制剂，显示出低毒性且具有良好的抗病毒效果。研究还表明，四唑类化合物在抗流感病毒、丙型肝炎病毒和HIV病毒等方面具有广泛的活性。例如，某些四唑衍生物对H1N1流感病毒表现出比已知药物更优越的活性，同时具有较低的毒性。此外，四唑类化合物与1,2,3-三唑的组合已被证明可以有效抑制SARS-CoV-2病毒的主要蛋白酶，显示出其在抗新冠病毒药物研发中的潜在应用价值。这些研究结果表明，四唑类化合物在抗病毒药物研发中具有广阔的应用前景，为开发新型抗病毒药物提供了重要的结构基础和理论支持。图片来源：EJMC③四唑在抗寄生虫药物研发中的应用四唑衍生物在抗寄生虫药物研发中展现出显著的潜力，尤其是在抗疟疾和抗真菌领域。近年来，研究者们发现四唑基团可以显著增强抗疟疾药物的活性和降低耐药性。例如，将四唑基团引入到奎宁啉类抗疟药物中，不仅提高了药物的生物利用度和靶向传递能力，还能有效抑制疟原虫的多个生长阶段，为开发新型抗疟疾药物提供了有力支持。此外，四唑衍生物在抗真菌领域也取得了重要进展。一些研究发现，四唑类化合物对多种真菌表现出广谱的抗真菌活性，尤其是对耐药性真菌株具有显著的抑制效果。例如，某些四唑-吡唑衍生物对耐氟康唑的白色念珠菌和光滑念珠菌表现出比现有药物更优越的抗真菌活性，且具有较低的细胞毒性和药物相互作用风险。这些研究结果表明，四唑衍生物在抗寄生虫药物研发中具有广阔的应用前景，为开发新型抗疟疾和抗真菌药物提供了重要的结构基础和理论支持。图片来源：    EJMC03Drug Design四唑在抗增殖药物研发的应用四唑类化合物在抗增殖药物研发中展现出显著的潜力，尤其是在抗癌药物开发领域。近年来的研究表明，四唑衍生物能够有效抑制多种癌细胞的增殖，并且具有较低的细胞毒性。这些化合物通过与多种抗癌药物的结构结合，可以显著增强其对癌细胞的抑制作用，同时改善药物的药代动力学特性和生物利用度。例如，某些四唑-吡啶类化合物对多种癌细胞系表现出强效的抑制活性，其对Aurora激酶A的抑制活性可达纳摩尔级别。Aurora激酶A在多种癌症中过表达，因此这些四唑-吡啶类化合物具有潜在的临床应用价值。此外，四唑类化合物在抑制肿瘤细胞的耐药性方面也显示出独特的优势。例如，Encequidar（HM30181）作为一种新型的P-糖蛋白抑制剂，能够显著提高P-gp底物药物（如紫杉醇）的口服生物利用度，同时对癌细胞的抑制活性显著优于其他新一代P-gp抑制剂。研究还表明，四唑类化合物的结构-活性关系（SAR）对于其抗增殖活性至关重要。例如，某些四唑-喹啉类化合物对多种癌细胞系表现出良好的抗增殖活性，且其活性与药物的电子性质和取代基位置密切相关。通过改变四唑环上的取代基，可以显著增强其对癌细胞的抑制作用。此外，四唑类化合物在抗肿瘤药物研发中还展现出良好的生物相容性和较低的毒性，这使得它们在临床应用中具有潜在的优势。例如，某些四唑-苯并噻唑类化合物作为天然化合物Combretastatin A-4的衍生物，虽然在活性上略逊于母体化合物，但通过结构优化，可以开发出不易发生光异构化的衍生物，从而提高药物的稳定性和安全性。此外，四唑类化合物在抗肿瘤药物研发中还展现出良好的生物相容性和较低的毒性，为开发新型抗癌药物提供了重要的结构基础和理论支持。这些研究结果表明，四唑类化合物在抗增殖药物研发中具有广阔的应用前景。通过深入研究四唑类化合物的构效关系，优化其化学结构，可以开发出具有更高活性、更低毒性和更好药代动力学特性的新型抗癌药物。这些研究不仅为四唑类化合物在抗癌药物研发中的应用提供了重要的理论基础，也为未来抗癌药物的开发提供了新的思路和方向。图片来源：EJMC04Drug Design四唑在多系统疾病中的潜力①四唑在中枢神经系统疾病的应用四唑类化合物在中枢神经系统疾病治疗中展现出广泛的应用潜力，尤其是在阿尔茨海默病、抗惊厥、抗抑郁和镇痛等领域。在阿尔茨海默病治疗方面，四唑类化合物被开发为β-分泌酶和γ-分泌酶的抑制剂，这些酶在β-淀粉样蛋白的合成中起关键作用。例如，含有四唑基团的五肽化合物显示出低纳摩尔级别的抑制活性，与已知的乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶抑制剂相当。此外，四唑类化合物还被研究作为抗惊厥药物，其中一些化合物通过与谷氨酸受体或GABA受体相互作用，展现出良好的抗惊厥活性和较低的神经毒性。在抗抑郁领域，含有四唑基团的化合物能够抑制单胺氧化酶A，从而增加神经递质的水平，显示出潜在的抗抑郁和抗焦虑效果。在镇痛方面，四唑类化合物通过抑制脂肪酰胺水解酶或作为阿片受体激动剂，提高脑内内源性大麻素水平，从而发挥镇痛和抗焦虑作用。这些研究结果表明，四唑类化合物在中枢神经系统疾病的治疗中具有广阔的应用前景，为开发新型药物提供了重要的结构基础和理论支持。图片来源：EJMC②四唑在抗炎药物开发中的应用四唑类化合物在抗炎药物开发中展现出显著的潜力，其独特的化学结构使其能够有效抑制炎症相关酶的活性，从而发挥抗炎作用。研究表明，四唑类化合物可以通过抑制环氧化酶（COX）的活性来减少前列腺素的合成，这是非甾体抗炎药（NSAIDs）发挥抗炎作用的关键机制。例如，某些1,5-二芳基四唑类化合物对COX-2的抑制活性与已知的抗炎药物相当，且其活性取决于苯环上取代基的性质和位置。此外，四唑类化合物还可以通过抑制其他炎症相关酶的活性来发挥抗炎作用，例如抑制5-脂氧合酶（5-LOX），从而减少白三烯的生成。这些研究结果表明，四唑类化合物在抗炎药物开发中具有广阔的应用前景，为开发新型抗炎药物提供了重要的结构基础和理论支持。通过进一步优化四唑类化合物的结构，可以开发出具有更高活性、更低毒性和更好药代动力学特性的新型抗炎药物。图片来源：EJMC③四唑在抗氧化领域的应用四唑类化合物在抗氧化领域展现出显著的潜力，其独特的化学结构使其能够有效清除自由基，从而发挥抗氧化作用。研究表明，四唑类化合物通过多种机制发挥抗氧化活性，包括直接清除自由基和抑制氧化酶的活性。例如，四唑类化合物如四唑甾体衍生物和四唑核苷酸衍生物表现出良好的抗氧化活性，其作用机制类似于常见的抗氧化剂如丁基羟基甲苯。此外，某些四唑类化合物如四唑基吡啶衍生物在抗氧化活性测试中显示出比丁基羟基甲苯更强的效果。这些研究结果表明，四唑类化合物在抗氧化药物开发中具有广阔的应用前景，为开发新型抗氧化剂提供了重要的结构基础和理论支持。通过进一步优化四唑类化合物的结构，可以开发出具有更高活性、更低毒性和更好生物利用度的新型抗氧化剂。图片来源：EJMC05Drug Design四唑基团的引入在药物设计中带来了显著的益处四唑基团的引入在药物设计中带来了显著的益处，这些益处不仅体现在提高药物的代谢稳定性和生物利用度上，还表现在增强药物的活性和降低毒性方面。例如，通过将四唑基团引入到某些药物分子中，可以显著延长药物的作用时间，提高其在体内的稳定性和生物利用度。在一些研究中，四唑基团的引入使得药物的抑制活性提高了数倍，甚至数十倍，这主要是由于四唑基团增加了药物的亲脂性，从而提高了其细胞渗透性。此外，四唑基团的引入还可以改善药物的药代动力学特性，使其在体内的分布和代谢更加合理。例如，洛沙坦（Losartan）作为一种含有四唑基团的抗高血压药物，通过替换羧基团为四唑基团，显著提高了其代谢稳定性和生物利用度。这些研究结果表明，四唑基团的引入在药物设计中具有重要的意义，为开发新型药物提供了重要的策略和方法。通过进一步研究四唑基团在药物分子中的作用机制，可以更好地利用其优势，开发出具有更高活性、更低毒性和更好药代动力学特性的新型药物。图片来源：EJMC展望四唑类化合物因其独特的物理化学性质和多样的生物活性，在药物化学领域展现出广泛的应用前景，涵盖抗菌、抗癌、抗炎、心血管疾病治疗等多个领域。然而，尽管四唑类化合物的研究取得了显著进展，但仍存在一些局限性。例如，四唑类化合物在稳定性、溶解性和靶向特异性方面仍面临挑战，且目前对于四唑类化合物的生物活性评估和与非四唑类化合物的对比研究在文献中提及较少。此外，四唑类化合物的合成方法虽然多样，但在生物稳定性、创新制剂、结构优化以降低毒性以及创新药物递送系统方面的研究仍需加强。展望未来，四唑类化合物的研究将继续聚焦于从多种起始材料合成四唑的方法，以期开发出具有更好药理学特性和更低副作用的新型四唑衍生物。同时，需要更全面地研究四唑在改善药物稳定性、生物利用度、安全性和渗透性方面的作用，并提供更多关于引入四唑组分后药物药代动力学或疗效改善的实验证据。未来的研究应更加系统地进行构效关系（SAR）研究，通过在每个合成方法中仅替换一个片段/基团/结构单元，并比较含四唑和不含四唑的化合物的生物活性，从而更清晰地阐明四唑生物电子等排体在生物分子中的关键作用。参考来源：https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1016/j.ejmech.2024.116870声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

摘要：疫苗的发明是医学研究的重大成果，但在应对多种传染病时仍面临挑战，如免疫反应不足、免疫记忆弱和疫苗安全问题等 。疫苗佐剂能增强疫苗免疫效果，减少接种剂量和次数 。本文将介绍佐剂的作用、分类、作用机制，以及目前的应用和临床研究情况，探讨其在未来疫苗研发中的重要性和发展方向，强调新型佐剂对于提高疫苗效力、应对传染病威胁的关键意义 。一、疫苗研发的现状与挑战疫苗对预防传染病意义重大，可阻断感染传播并提供长期保护 。然而，在研发针对如鼠疫、结核病、疟疾、HIV 和 SARS-CoV-2 等传染病的理想疫苗时，科学界面临诸多难题 。一方面，免疫反应不足和免疫记忆弱影响疫苗效果；另一方面，疫苗还存在安全问题，像某些疫苗会引发不良反应、免疫效果随时间减弱等 。此外，全球范围内不断出现的传染病疫情，如 2003 年的 SARS、2009 年的 H1N1 流感大流行、2014 年的埃博拉病毒疫情、2017 年的马达加斯加鼠疫、2018 年的印度尼帕病毒疫情以及当前的 COVID-19 大流行，都凸显了研发有效疫苗的紧迫性。目前，市场上有灭活疫苗、减毒活疫苗、亚单位疫苗和核酸疫苗等多种类型 。减毒活疫苗能在体内复制，免疫效果强，可有效预防多种疾病；灭活疫苗安全性高，但免疫效果较弱，常需加强接种；亚单位疫苗安全性好，但免疫原性较差，往往需要添加佐剂来增强免疫反应；核酸疫苗，如 mRNA 疫苗，在 COVID-19 大流行期间发挥了重要作用 。二、疫苗佐剂：提升疫苗效果的关键佐剂最早在 1920 年被发现，它源自拉丁语，意为 “帮助” 。佐剂本身通常不具备免疫原性，但与疫苗结合使用时，能调节免疫反应，增强疫苗效果 。其具体作用包括增强免疫反应，提高抗体水平和接种者的血清转化率；减少疫苗抗原的使用剂量和加强接种次数；对免疫反应进行定性调节，如诱导特定类型的免疫反应（Th1、Th2、Th17 等），增强免疫记忆，提供快速免疫应答，改变免疫反应的广度、特异性和亲和力等（原文 Figure 1，展示疫苗佐剂及其益处的示意图，直观呈现佐剂的作用）。三、各类疫苗佐剂的特点与机制铝盐佐剂：铝盐是临床批准且应用最广泛的佐剂，常见的有磷酸铝和氢氧化铝 。它主要通过引发先天免疫，刺激 B 细胞分化产生抗体，诱导 Th2 型免疫反应，也能激活 NLRP3 炎性小体 。铝盐已被用于多种疫苗，如 Hib、乙肝、破伤风等疫苗 。不过，含有铝盐佐剂的疫苗不能进行过滤灭菌、冻干或冷冻处理 。乳剂型佐剂（水包油型）：MF59 是一种安全有效的水包油型乳剂佐剂，由角鲨烯油制成，已被用于流感疫苗，能增强体液和细胞免疫反应，提高流感疫苗在婴儿中的效果，还可增强乙肝疫苗的免疫反应 。AS03 也是水包油型乳剂佐剂，含有角鲨烯、α- 生育酚和聚山梨酯 80，用于流感疫苗时能以较低剂量抗原引发强烈免疫反应，在婴儿中也有良好效果 。其他类型佐剂：军队脂质体制剂由美国军队研发，包含胆固醇、饱和磷脂和单磷酰脂质 A 等成分，不同版本可诱导不同类型的免疫反应 。病毒体是一种可生物降解且无毒的佐剂系统，能将疫苗抗原直接输送到靶细胞，引发特异性免疫反应，已用于甲肝和流感疫苗，但目前不再被许可用于人类 。AS04 是由铝盐吸附 TLR-4 激动剂组成的佐剂系统，已用于 HPV 和乙肝疫苗，能增强免疫反应 。RC-529 是一种合成的 TLR4 配体，能诱导信号传导，在乙肝疫苗临床试验中表现出良好效果 。四、黏膜疫苗佐剂：守护黏膜免疫的防线黏膜是病原体入侵的重要途径，黏膜疫苗对于预防黏膜传播疾病至关重要。相较于肌肉注射或亚单位疫苗，它具有成本低、无创、传播血液传染病风险低等优势。然而，由于缺乏理想的黏膜佐剂，目前仅有少数黏膜疫苗获批用于人类。黏膜佐剂主要有两大作用：一是作为递送载体，二是作为免疫刺激分子 。某些黏膜佐剂，如壳聚糖及其衍生物，兼具这两种特性。常见的黏膜佐剂包括 CpG 寡脱氧核苷酸、细菌来源的 ADP - 核糖基化肠毒素（如大肠杆菌热不稳定肠毒素 LT、霍乱毒素 CT 及其突变体）和 TLR 激动剂等。以热不稳定毒素 / 双突变热不稳定毒素（dmLT）黏膜佐剂为例，它是一种 84kDa 的聚合蛋白，能通过黏膜或非肠道途径免疫调节，增强疫苗抗原的细胞摄取，进而提升黏膜免疫力 。它可诱导强烈的 Th17 反应，促进 B 细胞分化为分泌 IgA 的细胞，增加黏膜组织中分泌型 sIgA 抗体的转运。不过，目前该佐剂仅在动物模型中进行了测试，尚未确定其在人体中的应用效果 。（dmLT 佐剂作用机制的示意图，如原文 Figure 3，展示其激活免疫反应的过程）TLR 激动剂作为黏膜疫苗佐剂，可通过激活先天免疫反应来增强疫苗的保护潜力。不同的 TLR 激动剂，如 CpG DNA、Porin B 等，能刺激抗原呈递细胞，引发免疫反应。在临床研究中，一些基于 TLR 激动剂的佐剂已展现出良好的应用前景，如 SLA - SE 可促进黏膜抗体的产生，口服 SARS - CoV - 2 疫苗（VXA - CoV21）使用的双链 RNA adjuvant 能激活 DC 细胞 。五、疫苗佐剂的现状与临床研究目前，已有多种佐剂获得批准并应用于人类疫苗（原文 Table 1，展示已获批用于人类的疫苗佐剂信息，包括佐剂名称、配方、批准时间、适用疾病和疫苗等）。例如，铝盐佐剂自 1962 年起就被广泛应用；MF59 于 1997 年获批用于流感疫苗；AS03 在 2009 年被批准用于流感大流行疫苗；病毒体佐剂在 2000 年被批准用于甲肝和流感疫苗；AS04 则被批准用于 HPV 和乙肝疫苗等。然而，早期开发的一些佐剂因反应原性高和耐受性差等问题未能进入临床应用。为了克服这些问题，科学家们尝试将不同的佐剂组合使用，以诱导更广泛的免疫反应 。新一代佐剂多为免疫刺激剂或免疫增强剂，目前正处于临床试验阶段（原文 Table 2，展示处于研发阶段的疫苗佐剂信息，包括佐剂名称、配方类型、描述、临床开发阶段和适用疾病等）。在 COVID - 19 大流行期间，佐剂发挥了重要作用。例如，Novavax 公司开发的 Matrix - M 佐剂，与重组刺突蛋白结合用于 COVID - 19 疫苗，不仅能诱导产生高中和抗体滴度，还能引发强大的 T 细胞免疫反应，对多种冠状病毒毒株具有高保护效力 。该佐剂还被用于疟疾和流感疫苗的研发。六、疫苗佐剂的未来展望随着组学和系统生物学的发展，我们对人类免疫反应的理解更加深入，这为开发新型佐剂提供了更多机会 。通过研究，可以筛选出更合适的佐剂和抗原组合，开发出更有效的疫苗 。同时，动物模型的不断优化也有助于更准确地评估佐剂疫苗的效果 。当前，佐剂研发技术持续发展，合成成分的佐剂有望取得重要进展。合成分子具有可大量低成本生产、易于纯化和评估、生物变异性低等优势，但在替代现有佐剂中的天然成分时，需在临床试验中充分评估其安全性和保护效力 。此外，我们对先天免疫信号的深入了解为佐剂研究开辟了新方向，如针对 TLR、STING、RIG-I 等靶点的研究不断涌现 。尽管一些复杂的佐剂概念在临床前研究中取得了令人鼓舞的成果，但在实际应用中仍面临挑战，如难以刺激人体产生强烈的 CTL 反应等 。不过，通过采用初免 - 加强策略，结合核酸和载体使用佐剂，有望激发更广泛和多样化的免疫反应，这在 HIV 疫苗的研发中已有所尝试。未来，在研发新型佐剂时，还需要解决一些基本问题。例如，明确快速刺激对疫苗效力的影响、探究先天免疫反应信号通路之间是否存在冗余、研究如何通过更特异性的刺激获得更好的效果、了解先天免疫效应器与适应性免疫效应器之间的时空关联、研究生态因素和个体遗传易感性对佐剂特异性免疫反应的影响，以及评估同时使用的多种药物和患病个体对免疫接种的影响等 。七、结论免疫接种的最终目标是有效且持久地预防各种传染病，而合适的佐剂和抗原组合是实现这一目标的关键 。传统疫苗配方常依赖单一佐剂，而新的疫苗配方需要能够激发明确的细胞免疫和体液免疫反应，因此开发新型免疫增强剂或刺激剂类佐剂至关重要 。黏膜佐剂 dmLT 经过多年研究，在临床前和临床研究中均显示出安全性和有效性，能够诱导保护性免疫，尤其在预防黏膜感染方面效果显著，未来有望在婴儿疫苗中发挥重要作用 。近年来，佐剂研究取得了诸多进展，我们有更多选择来提升疫苗效力 。在 COVID-19 疫苗的研发过程中，我们积累了丰富的工业和临床经验，未来基于这些经验的疫苗制备有望更加安全、有效且可大量生产 。同时，mRNA 技术和病毒载体在疫苗开发中的应用也为未来应对新兴感染提供了新途径 。综合来看，合理使用新型佐剂将为成功开发疫苗提供有力支持，更好地保障人类健康 。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观不本站。