R21/Matrix-M

摘要：疟疾是全球危害严重的传染病，尤其对低收入地区影响巨大。目前已有的疟疾疫苗如 RTS,S/AS01 和 R21/Matrix-M 存在一定局限性，因此寻找更有效的疫苗迫在眉睫。PfRH5 作为极具潜力的血期疟疾疫苗候选抗原，具有独特优势 。本文探讨了基于 PfRH5 的疟疾疫苗的研发现状、取得的进展、面临的挑战以及未来研究方向。研究表明，PfRH5 在临床前和临床试验中展现出一定潜力，但要实现广泛应用，还需解决免疫反应差异、抗原多样性等问题，并优化疫苗设计和生产，以提高其有效性和可及性 。一、疟疾现状与现有疫苗局限疟疾是由疟原虫引起，通过雌性按蚊传播的致命传染病，主要影响低收入地区，撒哈拉以南非洲地区尤为严重 。每年全球有超过 2 亿例疟疾病例，近 50 万人死亡，孕妇和 5 岁以下儿童是最易受感染的群体 。目前控制疟疾的措施包括使用杀虫剂、蚊帐和抗疟药物，以及接种已获批的 RTS,S/AS01 和 R21/Matrix-M 疫苗 。然而，RTS,S/AS01 疫苗的效果有限，在 5 - 17 个月儿童中，有无加强针的保护效力分别约为 36% 和 28% ，且效力会随时间减弱 。R21/Matrix-M 疫苗虽在 3 期试验中对 5 - 36 个月儿童显示出 75% 的高保护效力，但这两种疫苗都不能提供完全或终身免疫，对控制血液阶段感染和疾病传播的效果有限 。因此，研发更有效的下一代疟疾疫苗至关重要 。二、PfRH5 成为疫苗候选抗原的独特之处结构与功能的独特性：PfRH5 是一种高度保守的蛋白质，在疟原虫入侵红细胞的过程中起着关键作用 。它能与人类受体 basigin（CD147）相互作用，这是疟原虫入侵红细胞的重要步骤 。与其他参与疟原虫入侵红细胞的蛋白质不同，PfRH5 在恶性疟原虫中不可或缺，且在间日疟原虫或其他感染人类的疟原虫物种中没有已知的同源物 。同时，它在许多区域的序列变异极小，抗原多样性低，这使其具备克服疟疾疫苗研发中常见的免疫逃逸问题的潜力，有可能提供广泛的交叉菌株保护，成为一种有效的疟疾疫苗候选抗原 。在入侵复合物中的关键角色：PfRH5 是一个蛋白复合物的组成部分，该复合物包括富含半胱氨酸的保护性抗原（CyRPA）和 RH5 相互作用蛋白（Ripr），即 RCR（RH5 - CyRPA - Ripr）复合物 。RCR 复合物又与疟原虫血小板反应蛋白相关顶端膜蛋白（PTRAMP）和富含半胱氨酸的小分泌蛋白（CSS）结合，形成五聚体复合物 PTRAMP/CSS/Ripr/CyRPA/RH5（PCRCR） （原文 Fig. 2A，展示疟原虫入侵红细胞过程中 PfRH5 所在的复合物结构，帮助读者理解其在入侵过程中的作用机制）。这个复合物在疟原虫的生长和发育中至关重要，进一步证明了 PfRH5 作为疫苗开发重要靶点的地位 。参与信号传导：PfRH5 与 basigin 的相互作用不仅是疟原虫入侵红细胞的关键，还会引发一系列信号传导事件 。结合后会促使红细胞从细胞外环境摄取钙离子，导致红细胞环磷酸腺苷（cAMP）增加，进而影响紧密连接的形成和入侵过程 （原文 Fig. 2B，展示 PfRH5 与 basigin 结合引发的信号传导过程）。这表明 PfRH5 在疟原虫入侵过程中起着核心作用，也为其作为有效疟疾疫苗的开发提供了有力支持 。三、PfRH5 疫苗的研发进展临床前研究成果：在临床前研究中，针对 PfRH5 的疫苗展现出了良好的前景 。研究发现，纯化的人类抗 PfRH5 IgGs 的体外生长抑制活性（GIA）与接种 RH5.1/AS01B 疫苗后，在原发性和继发性受控人类疟疾感染（CHMI）中抑制体内寄生虫繁殖率呈正相关 。在小鼠和夜猴模型中也观察到了保护作用，证明了针对 PfRH5 的抗体能够有效中和疟原虫血期感染 。这些研究结果为 PfRH5 作为可行的疫苗靶点提供了重要证据 。1 期和 2 期临床试验情况：最初的临床试验主要评估基于 PfRH5 的疫苗在人体中的安全性、免疫原性和有效性 。使用复制缺陷型黑猩猩腺病毒血清型 63（ChAd63）和改良痘苗病毒安卡拉（MVA）加强剂的疫苗，在接种个体中诱导产生了能够抑制多种疟原虫菌株体外入侵红细胞的功能性抗体 。在一项使用病毒载体疫苗的研究中，发现儿童的免疫反应高于成年人，且产生了目前在人体中记录到的最高体外 GIA 水平 。在 1/2a 期临床试验中，使用 AS01 佐剂配制的 RH5.1 疫苗显示出一定的保护作用，接种者的寄生虫繁殖率有所降低 。随后在坦桑尼亚进行的试验中，接种 RH5.1/Matrix - M 疫苗的儿童产生的生长抑制抗体水平与在非人灵长类动物中观察到的保护水平相当 。目前，RH5.1/Matrix - M 疫苗正在布基纳法索进行 2b 期试验，早期结果显示，接种者的纯化 IgGs 对恶性疟原虫具有较高的体外 GIA，估计疫苗效力在 40% - 55% 之间 。这些试验表明，基于 PfRH5 的疫苗总体安全且耐受性良好，为进一步的临床开发提供了基础数据 。四、提高 PfRH5 疫苗效力的考量因素疫苗平台的影响：疫苗平台对候选抗原诱导持久保护性免疫反应的能力有很大影响 。研究表明，与异源病毒载体初免 - 加强平台相比，蛋白质结合 AS01 (B) 佐剂平台在诱导 PfRH5 特异性循环滤泡辅助性 T 细胞（cTfh）反应方面表现更优，能引发更高水平的体液免疫反应 。这强调了选择合适疫苗平台的重要性 。抗原优化设计：通过计算设计优化 PfRH5 疫苗变体，如利用改善包装表面极性等特性，可以生产出热稳定且免疫原性更高的抗原 。此外，对 PCRCR 核心与人类受体 basigin 相互作用的研究，也为优化基于 PfRH5 的疫苗提供了关键步骤 。研究还发现，RH5.1/AS01B 疫苗接种者诱导产生的抑制性单克隆抗体主要集中在 PfRH5 结构上半部分与 basigin 的结合界面 。这提示在设计下一代基于 PfRH5 的疫苗时，应重点针对这一区域，有望开发出免疫反应更优的疫苗 。应对抗原变异和地理差异：候选抗原能否引发针对广泛现场分离株且跨越不同地理区域的强大而持久的免疫反应，是高效疟疾疫苗面临的关键障碍 。在坦桑尼亚高度流行地区的无症状恶性疟原虫患者中，发现 PfRH5 存在自然选择迹象，包括遗传多态性和抗原性筛选显示的正向选择和近期种群扩张 。但这些遗传变异和自然选择压力对 PfRH5 疫苗全球长期有效性的影响尚不清楚，需要进一步深入研究 。此外，自然感染与疫苗接种之间的关系也有待明确 。例如，自然感染对 PfRH5 疫苗效力的影响尚不明确，它可能起到加强作用，也可能产生负面影响，尤其是在疟疾高传播地区 。在布基纳法索的研究中发现，RH5.1/Matrix - M 疫苗延迟第三剂接种可提高效力，但自然感染是否会像 “早期加强剂” 一样干扰疫苗效力，还需要更多实证研究 。新型疫苗的研发：一种更先进的基于 PfRH5 的疫苗 RH5.2 - VLP/Matrix - M 已开发出来 。通过删除 PfRH5 无序的 N 末端区域、热稳定化处理、引入 18 个突变并与乙肝表面抗原病毒样颗粒（VLPs）结合，这种疫苗在大鼠中诱导出了强大且高质量的免疫反应和 GIA 。目前，该疫苗正在英国和冈比亚进行 1a/b 期临床试验，有望成为更有效的疟疾疫苗 。五、PfRH5 疫苗的未来发展方向联合疫苗策略：为了提高 PfRH5 疫苗的效力，联合疫苗策略被认为是有前景的方向 。将 PfRH5 疫苗与已获批的红细胞前期疫苗 RTS,S/AS01 或 R21/Matrix - M 联合使用，可以提供双层保护 。红细胞前期疫苗可限制侵入肝细胞并发育成肝内裂殖子的子孢子数量，而 PfRH5 疫苗则能清除可能从肝脏逸出的裂殖子 。这种联合策略对高传播环境中的儿童和其他易感人群尤为重要 。然而，联合疫苗也面临一些问题，如两种疫苗是混合注射还是分开注射，注射顺序和间隔时间是否会影响保护效果，以及一种疫苗抗原是否会掩盖另一种疫苗的免疫反应等，这些都需要进一步研究 。多抗原组合：结合 PfRH5 与其他血期免疫原，如 CyRPA 和 Ripr，可能降低抗原逃逸风险，增强免疫反应的广度和持久性，协同提高整体疫苗效力 。利用结构生物学设计针对保守表位的疟疾疫苗也显示出潜力，有望改善疫苗诱导抗体的质量 。这种多抗原组合策略可以通过多种机制抑制红细胞入侵，为开发有效的全球疟疾疫苗奠定基础 。生产与分配优化：确保基于 PfRH5 的疫苗具有可扩展性和可负担性，对于在疟疾流行地区公平分配至关重要 。目前，全长 PfRH5 已在细菌、昆虫和哺乳动物细胞系中表达 。大肠杆菌表达系统成本低且可大规模生产，但病毒载体疫苗虽然免疫原性强，但成本高、生物安全性要求严格且生产周期长，不太适合大规模制造 。VLPs 免疫原性好但生产过程复杂 。未来疫苗开发需要优化生产流程，在保持免疫原性的同时降低成本，以满足资源有限地区的公共卫生需求 。疫苗推广策略：回顾 RTS,S/AS01 疫苗的推广，存在疫苗供应有限和分配不均的问题，部分疟疾负担较重的国家未能优先获得疫苗 。未来疟疾疫苗的推广必须考虑疫苗的可获得性、实施策略，并优先考虑高风险、高流行地区，同时让所有利益相关者参与进来，避免重蹈覆辙 。此外，确定合理的接种策略也很重要，例如是优先对高风险/高传播地区进行接种，再逐步扩展到低风险/低传播地区，还是进行连续/间歇性大规模接种，这些问题都需要进一步探讨 。六、总结经过长期研究，基于 PfRH5 的疟疾疫苗展现出了令人期待的潜力 。它在全球恶性疟原虫流行人群中高度保守，免疫逃逸可能性低，有望在不同地理区域发挥功效 。PfRH5 在红细胞入侵过程中的关键作用使其能够提供更广泛的保护和更持久的免疫反应 。临床前研究已证明其具有交叉菌株效力，若能与红细胞前期疫苗联合使用，可提供双重保护，有助于控制疾病传播 。然而，要实现 PfRH5 疫苗的广泛应用，还需要解决一系列问题，包括优化疫苗设计以应对抗原变异、提高生产效率和降低成本、制定合理的推广策略等 。相信随着研究的不断深入，基于 PfRH5 的疟疾疫苗将为全球疟疾防控带来新的希望 。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。