佐剂是一种添加到疫苗中,通过提供炎症信号、调节抗原向免疫细胞的递送或两者兼具来增强疫苗的免疫原性,诱导更强免疫反应的非特异性的免疫增强剂。其作用机制是通过激活固有免疫细胞来增强疫苗的适应性免疫应答。核心是佐剂通过激活APC促进抗原递呈信号(信号1)和共刺激信号(信号2)的产生。图1:佐剂的核心作用机制作为疫苗的辅助成分,佐剂在疫苗研发过程中发挥着重要作用。专业人士认为,“佐剂对于疫苗”犹如“芯片对于手机”。一款理想的佐剂不仅可以增强免疫反应,使机体获得最佳的保护性免疫,还具有减少免疫物质用量、降低疫苗生产成本等重要作用。佐剂的发展史长达一百多年,目前使用最广泛的疫苗佐剂是铝佐剂,但近年来随着基因工程技术和生物技术的飞速发展,重组疫苗、基因工程载体疫苗、核酸疫苗等新型疫苗逐步被开发出来,传统的铝盐佐剂也无法满足这些新型疫苗的研发需要。由此,许多新型佐剂被开发和应用,同时也有越来越多的佐剂疫苗产品被开发和研究。1、疫苗佐剂的分类目前,国际上尚未确立统一的佐剂分类标准。根据其化学成分的差异,佐剂大致可分为矿化盐佐剂、油水乳液佐剂、脂质体佐剂、蛋白质佐剂、核酸类佐剂以及其他佐剂。矿化盐佐剂包括传统铝盐佐剂和纳米铝盐佐剂。铝盐佐剂是目前使用最广泛、稳定、安全、耐受和有效的疫苗佐剂,已应用于100多种获批的疾病预防疫苗。疫苗中最常用的铝盐佐剂主要是氢氧化铝、磷酸铝和硫酸铝钾这三种类型的盐。铝盐佐剂可以有效地诱导体液免疫反应,增强疫苗效果,并且安全性良好,副作用较少。不过其也存在一些缺点,如其无法有效地诱导细胞免疫反应,同时铝在机体内具有一定的毒性。纳米铝盐佐剂则是将纳米材料与铝盐佐剂结合,近年来的研究表明将这两者结合可以提高其活性。油水乳液佐剂由于其特殊结构,可延缓疫苗中抗原释放和清除速度,延长抗原的暴露时间。该类佐剂常见的有水包油乳佐剂和油包水乳剂。如MF59和AS03均是水包油乳佐剂,MF59是第一个被批准用于人类疫苗的非铝佐剂,是以角鲨烯、Span 85和Tween 80为主要成分,主要用于流感疫苗;AS03则是以表面活性剂Tween 80、角鲨烯和α-生育酚为主要成分,基于AS03佐剂开发的Pandemrix和Arepanrix H1N1流感疫苗已在全世界进行了大规模的接种。最早用于疫苗佐剂的乳剂是一种被称为弗氏佐剂的油包水乳剂。油包水(W/O)乳液有两种形式:完全弗氏佐剂(CFA),含有矿物油、表面活性剂和灭活结核分枝杆菌;不完全弗氏佐剂(IFA),不含灭活细菌,但成分与CFA相同。由于弗氏佐剂含有不能被人类代谢的矿物油,且结核分枝杆菌可能会导致肉芽肿,出于安全考虑,弗氏佐剂不适合用于人类疫苗中,而是用于某些大型动物疫苗中。脂质体佐剂无毒性且能降低抗原的毒性,在宿主体内可以自行降解。脂质体类似于生物膜,是由磷脂和胆固醇双分子层包裹抗原形成的超微球状制剂,既可以运输抗原,又可以作为疫苗的佐剂。研究表明,脂质体能够增强机体的体液免疫应答和细胞免疫应答。此外,脂质体的结构有助于将抗原递呈给抗原处理细胞。当然,脂质体也存在一些缺点,例如稳定性差、易氧化和生产成本高等。AS系列佐剂是由葛兰素史克研发的一系列基于脂质体的新型佐剂组合,其中AS01是最具代表性的一种。AS01含有单磷酸酰脂质A(MPLA)和皂苷QS-21两种免疫刺激物质,被广泛用于疫苗的开发和改进,以AS01为佐剂的RTS、S/AS01(Mosquirix)疫苗是针对疟疾开发的第一个疫苗,也是全球首款获得世界卫生组织正式授权的疟疾疫苗。AS04是通过将TLR4 激动剂分子吸附在铝上制备的一种脂质体佐剂,目前主要被批准用于人乳头瘤病毒(HPV)疫苗(Cervarix)和乙肝疫苗(Fendrix)。蛋白质佐剂主要是由免疫细胞和一些非免疫细胞受刺激后合成和分泌的一种生物活性物质,通常是小分子多肽或糖蛋白,如IL-2、IL-12、GM-CSF等。它们一般属于细胞因子类,对Th细胞的分化起着重要作用,并能增强NK细胞和T淋巴细胞的功能,广泛调节机体的免疫反应。另外,某些非细胞因子来源的天然蛋白质也可作为疫苗佐剂使用,比如热休克蛋白、补体、CD40 配体等。蛋白质佐剂适用于DNA疫苗领域,但需深入研究解决成本高、流程复杂等问题。核酸类佐剂核酸及其合成类似物是激活Toll 样受体(TLRs)的候选疫苗佐剂,目前应用较多的核苷酸类佐剂主要是CpG寡核苷酸(CpGODN),可通过TLR9识别引起免疫反应,包括补体激活、调节Th1/Th2免疫应答、激活NK细胞和T细胞,促进细胞因子分泌,增强疫苗特异性的体液免疫和细胞免疫反应。CpG 1018、1826、2007是临床前和临床试验中最常用的佐剂。乙肝疫苗是2017年批准的第一个使用CpG ODN 1018佐剂的疫苗。除CpG ODN外,dsRNA、IL-12 DNA、interleukin-2/immunoglobulin (IL-2/Ig) DNA、Poly-ICLC都属于核酸类佐剂,分别被用于流感、HIV等疫苗的临床试验中。其他佐剂有如聚集体结构佐剂、复合佐剂等。天然或合成可降解高分子材料作为佐剂或抗原传递载体具有良好的生物相容性和安全性,不同粒径、不同表面电荷的佐剂在不同的pH条件下可能有不同的形态,可诱导广泛的免疫细胞类型,产生强大的细胞免疫。聚D,L-丙交酯-乙交酯(PLG)、聚D,L-乳酸-羟基乙酸(PLGA)、聚乙二醇和聚苯乙烯等是目前发现的一些聚集体结构佐剂。鉴于单一佐剂引发的免疫应答强度可能较低且偏向某一种类型而无法满足需求,因此出现了复合佐剂。复合佐剂可以基于载体型佐剂或多种非载体佐剂的组合来实现。以载体为基础的复合佐剂可将免疫刺激分子与疫苗一起通过抗原递送系统呈递到免疫细胞,最大程度发挥作用;非载体佐剂的复合可由多种免疫激动剂组成,靶向激活特异性模式识别受体,提供广泛的免疫应答。总的来说,佐剂经历了从传统佐剂到新型佐剂的的优化过程:传统无机盐类佐剂的安全性和有效性虽已经历了历史的考验,但是随着疫苗学的发展和疫苗技术的更新迭代,其已无法满足如今疫苗开发的需求,从而发展出了各类佐剂。2、国内在研的佐剂疫苗对于疫苗研发而言,一款优秀的佐剂足以直接改变一款疫苗的命运,就比如葛兰素史克的AS01佐剂让重组蛋白带状疱疹疫苗Shingrix变身为行业天花板,直接创造了一款“重磅炸弹”疫苗。新冠疫情爆发后,国内疫苗供应链被催化强大,新型佐剂的开发和应用也随之持续加速。在国内,已有部分企业开始布局佐剂的研发,且有越来越多佐剂疫苗处于开发中。比如瑞科生物,其已搭建了新型佐剂平台,且研发对标AS01、AS03、AS04、CpG1018及MF59等FDA批准的新型佐剂。而且值得注意的是,目前瑞科生物已构建的10余款重组疫苗在研产品均搭载了佐剂系统,包括铝佐剂、BFA01、BFA03、BFA04等,疫苗品种涵盖宫颈癌、带状疱疹、呼吸道合胞病毒、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒感染等重大疾病领域。还有湖岸生物(原依生生物),研发了皮卡佐剂。皮卡佐剂是一种靶向TLR3、RIG-I、MDA5受体的佐剂。能够通过激活先天免疫产生共刺激因子CD40、CD80、CD86,促进抗原呈递细胞的提呈、活化T淋巴细胞,最终同时促进特异性的细胞免疫和体液免疫应答,以获得更强的免疫反应。其在研的佐剂疫苗管线包括皮卡狂犬疫苗、皮卡乙肝疫苗等。此外,百克生物在研的吸附无细胞百白破(三组分)联合疫苗、RSV疫苗均使用了纳米铝佐剂,流感裂解疫苗则使用了BK-01佐剂;迈科康生物、怡道生物、绿竹生物以及华诺泰生物的重组带状疱疹疫苗,也均选用了不同的佐剂。表1:国内部分在研的人用佐剂疫苗产品研发管线不过,值得注意的是,由于佐剂对安全性要求高,且其作用机制非常复杂,同时存在工艺稳定放大较难、原材料来之不易等问题,其也成为疫苗行业的稀缺物种。从1920年至今,美国FDA批准的佐剂仅有7款。至于国内,目前正式批准用于人用疫苗的佐剂只有铝佐剂,且没有正式的生产企业和供应商,国内厂商多自行配制铝佐剂。国内在新型灭活疫苗研发生产技术体系创新以及规模化生产等方面全球领先,但在新型佐剂、新型递送、新型细胞基质等技术开发仍存在不足。目前,国内只有少数疫苗企业具备新型佐剂研发、生产能力。期待日后有更多国产佐剂及疫苗的突破,持续为人类健康构筑更坚固的防线。参考资料:[1]高然,傅生芳.人用疫苗佐剂研究进展[J].微生物学免疫学进展,2024,52(04):74-81.DOI:10.13309/j.cnki.pmi.2024.04.012.[2]张丽,卢畅,安明惠,等.疫苗佐剂的作用机制及研究进展[J].中国临床药理学与治疗学,2024,29(07):785-791.[3]张欣妍,石晓姿,赵永明.疫苗佐剂的作用机制及研究进展[J].神经药理学报,2023,13(06):55-64.[4]吴小红,李加.新型疫苗佐剂及给药途径[J].中国医药生物技术,2023,18(S1):1-9.[5]夏芯,朱雅文,周利,等.疫苗新型佐剂的作用机制和研发进展综述[J].中国疫苗和免疫,2023,29(04):474-482.DOI:10.19914/j.CJVI.2023083.[6]经典疫苗佐剂盘点:作用机制和佐剂平台.生物医药前沿.2023年09月04日.[7]100年仅6款产品获批,疫苗竞争背后的“佐剂”江湖.氨基观察.2022年06月30日.[8]各公司官网、CDE、药物临床试验登记与信息公示平台等.识别微信二维码,可添加药时空小编请注明:姓名+研究方向!