自然通讯：TLR通路下的新型佐剂开发

2022-08-07

疫苗抗体信使RNA

呼吸道合胞病毒（RSV）是儿童发病率和死亡率的主要原因，部分原因是由于他们独特的免疫系统，其特征在于Th 1免疫诱导受损。近期，Nature子刊 nature communications发表了一篇文章详细阐述了利用新型阳离子佐剂制剂CAF08在RSV上的应用。RSV疫苗的巨大挑战据估计RSV感染导致全世界320万人住院和至少59，000人死亡，其中患者主体是6个月以下的儿童，这又使得其成为最有可能导致1岁以下儿童死亡的单一病原体之一。而另外一方面，人类对于RSV疫苗的尝试一直经历了屡败屡战的困境。上世纪辉瑞的福尔马林灭活的FI-RSV疫苗制剂不仅没有为婴儿提供RSV保护，反而导致疾病增强，甚至导致多名患儿死亡，此后多年尽管有大量RSV疫苗临床投入，但尚未有任意一款RSV疫苗获得批准应用于儿童。推荐阅读：久经停滞的RSV疫苗赛道，如今正待攻克（上）久经停滞的RSV疫苗赛道，如今正待攻克（下）对于其中原因，尽管具体机理仍然并不明确，婴儿独特的先天免疫系统在这之中扮演了一个十分关键的角色。婴儿的先天免疫系统与RSV感染诱导针对RSV的早期生命免疫的主要挑战是早期生命中免疫系统倾向于Th2表型的先天倾向，其中Th1表型对于宿主防御细胞内病原体如呼吸道病毒是优选的。由于多形核白细胞(PMNs)过度渗入肺中，以及Th2细胞因子促进粘液产生和气道超敏反应，这两者都增加了气道阻塞，Th2介导的反应甚至可能在遇到RSV时加重疾病症状。而气道阻塞被认为是导致严重疾病和低氧血症的主要因素，尤其是在具有小气道的小婴儿中。简单的说，疫苗诱导的反应需要诱导足够的Th1细胞因子，又同时需要避免或抑制Th2的细胞因子。新型佐剂或是答案在不同人群中增强和形成免疫反应的一个关键方法是使用佐剂，又因为不同人群在出生时接种单剂量疫苗抗原时通常不会产生足够的保护性免疫应答，这种方法在新生儿和婴儿中可能特别重要。体外和离体模拟新生儿免疫系统功能和表型的研究表明，与年轻人或老年人相比，新生儿先天免疫系统对病原体相关分子模式(PAMPs)的反应不同。因此，在这种情况下，许多疫苗佐剂被设计成通过激活模式识别受体(PRRs)来增强疫苗的免疫刺激作用。对新生儿PRRs研究最多的是Toll样受体（TLR）。作为一种在细胞表面或细胞内表达的I型跨膜糖蛋白类，TLRs对微生物产物的识别是宿主对病原体反应的中心事件。与成人相比，新生儿单核细胞或树突状细胞(DCs)中TLR激活的标志性特征包括NF-κB信号减弱，t辅助细胞1 (Th1)极化细胞因子TNF-α和IL-12p70的产生减少，Th2/抗炎细胞因子IL-6和IL-10的产生增加，中性粒细胞趋化因子CXCL8的产生增加。此前的研究还发现，采用TLR7/8激动剂激活人类新生儿白细胞，可以利用NLRP3炎症小体的参与增强新生儿体外免疫反应的幅度，例如可以显著加速和增强新生儿非人灵长类肺炎球菌结合疫苗(PCV13)的免疫原性。然而，在体外研究中，仅TLR7/8激动剂并不能充分改变单核细胞来源的树突状细胞(MoDC)对Th1表型的免疫反应类型，而Th1表型的免疫反应类型可能是对细胞内病原体如RSV的保护所必需的。对前F特异性抗体、RSV中和作用和引流淋巴结中B细胞表型的分析都表明，大多数含RSV前F的制剂，包括含有单一佐剂的脂质体制剂、复合佐剂、水包油乳剂或甚至单独的可溶性抗原，都能在新生和成年小鼠中诱导高抗体滴度和生发中心B细胞形成。如果使用只有含3M-052(一种TLR7/8激动剂)的制剂产生抗体，生发中心B细胞偏向Th1诱导的IgG2a/c亚群，而不是IgG1亚群。与IgG1相反，IgG2a/c可以与FcγRI和FcγRIV结合，并促进不同的效应子功能。新型佐剂的验证为了解决Th1表型问题，研究人员之前进行了一项TLR和CLR佐剂组合的筛选，他们证明了分别使用R848（3M-052脂化同系物，在体外和体内具有有效的TLR7/β-和炎症体激活能力）和海藻糖-6，6-二苯甲酸酯(TDB)激活，新生树突状细胞可以通过TLR7/8和C型凝集素受体(CLR)分子的联合刺激，这会增强了新生MoDC中Th1型细胞因子TNF-α、IL-18和IL-1β的产生，形成了Th1应答，同时也降低了新生MoDC分泌Th2/抗炎细胞因子IL-10和IL-12p40的倾向。与DDA052（3M-052与抗原Pre-F组合）和类似MF-59的水包油乳剂(Addavax)相比，含TDB的制剂CAF01（TDB），CAF08（R848+TDB）与抗原Pre-F的组合则引发了更强的RSV中和能力。（如下图所示）此外，研究人员还平行比较了明矾、CAF01、CAF08或Addavax加入RSV Pre-F后，在新生小鼠中增强抗RSV攻击保护的能力。新生CB6F1小鼠在出生时用所示制剂进行单次免疫后，用活RSV A2株进行攻击。如下图数据显示，CAF01组中的4/6小鼠和CAF08组中的6/6小鼠在肺中没有可检测到的病毒水平，并且鼻中的病毒水平降低了2-log的数量级。虽然在Addavax和PreF +明矾后组中观察到病毒载量减少，但CAF01和CAF08佐剂疫苗组明显更有效。感染的小鼠具有最小的体重减轻，并且肺的组织病理学评估显示，与PBS对照相比，所有免疫组的炎症、粘液和嗜酸性粒细胞募集增加，在治疗组之间没有显著差异，即，与未免疫的小鼠的RSV感染相比，接种组显示了表明免疫引发的炎症，但是通过体重监测评估，没有显示任何疾病加重。小编总结总的来说，这项研究为RSV疫苗提供了从免疫学上的新见解和解答，同时值得指出的是采用R848和TDB以年龄特异性的方式协同增强了Th1-极化细胞因子产生，这一效果在成年和新生儿中具有类加性，但在老年人中具有拮抗作用，利用这种形式制作的疫苗佐剂可能无法惠及老年人群体。参考来源：van Haren, S.D., Pedersen, G.K., Kumar, A. et al. CAF08 adjuvant enables single dose protection against respiratory syncytial virus infection in murine newborns. Nat Commun 13, 4234 (2022). https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s41467-022-31709-2