概述 

疫苗被認(rèn)為是世界上最偉大的創(chuàng)新之一。第一批疫苗使用了完整的病原體，其中含有許多激活免疫系統(tǒng)的內(nèi)源性分子。現(xiàn)代疫苗已不常使用全病原體，而是僅包含重要的致病成分或編碼基因，這些現(xiàn)代亞單位和核苷修飾的mRNA疫苗不再含有那么多的內(nèi)源性激活成分。相反，他們通常使用佐劑，即添加到疫苗中刺激免疫系統(tǒng)的分子。

佐劑通過先天傳感器的復(fù)雜相互作用發(fā)揮功能。通常，佐劑使用病原體相關(guān)分子模式（PAMP）或損傷相關(guān)分子模式，通過重要的先天免疫途徑，如活化B細(xì)胞的核因子κ輕鏈增強(qiáng)子（NF-κB）途徑或干擾素調(diào)節(jié)因子（IRF）途徑發(fā)出信號。然而，自上世紀(jì)20年代鋁佐劑取得巨大成功以來，到目前為止，商業(yè)疫苗中使用的佐劑不到10種。新的候選佐劑往往由于臨床療效差、無法忍受的副作用或配方限制而失敗。

目前，隨著新技術(shù)的發(fā)展，人們開始使用新的工程工具來改進(jìn)下一代佐劑的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的新方法。這些方法將創(chuàng)造新的免疫學(xué)結(jié)果，并將用新的診斷工具進(jìn)行評估。潛在的免疫效果改善包括降低疫苗反應(yīng)原性、可調(diào)節(jié)的適應(yīng)性反應(yīng)和增強(qiáng)佐劑遞送。這些研究將進(jìn)一步加速佐劑發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的進(jìn)展。

下一代佐劑的開發(fā)方向

下一代佐劑將受益于選擇性的靶標(biāo)和修飾信號通路以引發(fā)所需的免疫結(jié)果。更多關(guān)注先天免疫反應(yīng)的其他方面，可能會(huì)產(chǎn)生更多樣的結(jié)果，而不是設(shè)計(jì)更強(qiáng)效的受體激動(dòng)劑。除了PRRs，其他細(xì)胞信號通路，如代謝和增殖，也與免疫結(jié)果有關(guān)。先天途徑激活導(dǎo)致細(xì)胞因子控制輔助T細(xì)胞極化，佐劑會(huì)影響這種引發(fā)的細(xì)胞因子環(huán)境，調(diào)整這一過程可以更好地控制適應(yīng)性反應(yīng)。細(xì)胞因子也是疫苗反應(yīng)原性的部分原因，優(yōu)化減少與過度炎癥相關(guān)的細(xì)胞因子可以減輕不良副作用，提高臨床轉(zhuǎn)化的可能性。

靶標(biāo)識別與信號途徑

下一代佐劑應(yīng)繼續(xù)擴(kuò)展到傳統(tǒng)靶向Toll樣受體（TLRs）的配體之外。在過去的十年里，研究發(fā)現(xiàn)新新的模式識別受體，如STING。環(huán)狀二核苷酸，如cGAMP，已被鑒定為STING配體，是有吸引力的候選佐劑。此外，NLRP3炎癥小體對體內(nèi)平衡的廣泛破壞作出反應(yīng)，并用于識別各種PAMP和DAMP。除了PRRs，其他信號通路影響先天免疫激活也可用于未來佐劑的開發(fā)。

細(xì)胞凋亡、細(xì)胞焦亡和壞死性凋亡等形式的細(xì)胞死亡途徑可能導(dǎo)致活化的鄰近細(xì)胞的交叉呈遞增加。代謝和表觀遺傳途徑在訓(xùn)練免疫中也會(huì)發(fā)生改變，先天免疫細(xì)胞在再次暴露于異源病原體時(shí)通過增強(qiáng)激活表現(xiàn)出“記憶”效應(yīng)。這些途徑代表了新佐劑的巨大篩選庫，目前許多這些途徑的激活劑正在開發(fā)中。

TH極化

佐劑通過激活先天免疫影響適應(yīng)性免疫反應(yīng)。先天免疫細(xì)胞分泌特異性細(xì)胞因子，傳統(tǒng)上，這些細(xì)胞因子被認(rèn)為是輔助CD4+T細(xì)胞向某種效應(yīng)狀態(tài)（TH1、TH2等）極化的驅(qū)動(dòng)因素。佐劑可以通過誘導(dǎo)特異性細(xì)胞因子來控制T細(xì)胞極化，但目前批準(zhǔn)的佐劑在這方面的能力仍然有限。

一些佐劑，如CpG，是強(qiáng)效TH1誘導(dǎo)劑；而其他佐劑，如鋁佐劑，則是強(qiáng)效TH2誘導(dǎo)劑。TH1 CD4+細(xì)胞通過分泌IFN-γ、TNF-α和IL-2來促進(jìn)細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)。TH2 CD4+細(xì)胞通過分泌IL-4、IL-5和IL-13來促進(jìn)抗體反應(yīng)。預(yù)防性疫苗通常需要TH1反應(yīng)，但理想情況下，疫苗和免疫療法可以針對應(yīng)用場景進(jìn)行獨(dú)特的定制。目前的佐劑開發(fā)主要集中在通過受體-配體相互作用啟動(dòng)信號事件，而下游效應(yīng)是隨后產(chǎn)生的結(jié)果。下一代佐劑的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)改變這一模式，重點(diǎn)關(guān)注末端免疫表型，如TH極化。

降低佐劑的反應(yīng)原性

反應(yīng)原性是批準(zhǔn)許多新佐劑的主要挑戰(zhàn)。佐劑必須提供足夠的刺激以提供保護(hù)，同時(shí)避免過度激活導(dǎo)致不良副作用。嚴(yán)重的反應(yīng)原性不僅損害患者健康，而且會(huì)損害公眾對疫苗的認(rèn)知。在保持效力的同時(shí)最大限度地減少疫苗的反應(yīng)原性應(yīng)該是下一代佐劑的優(yōu)先事項(xiàng)。

因此，在佐劑發(fā)現(xiàn)過程的早期確定反應(yīng)原性信息至關(guān)重要，以確�？焖僮R別先導(dǎo)化合物并篩選其毒性或炎癥相關(guān)副作用。免疫調(diào)節(jié)劑和其他改變模式識別受體信號傳導(dǎo)的分子可能用于降低下一代疫苗的反應(yīng)原性。

制劑與遞送

早期批準(zhǔn)的佐劑主要用懸浮液和異質(zhì)制劑，沒有特異性的靶向作用。然而，下一代佐劑通常需要考慮遞送并增強(qiáng)療效，改變制劑配方。目前一些新批準(zhǔn)的佐劑，如葛蘭素史克的as系列，包含許多配制成納米結(jié)構(gòu)的成分。另一個(gè)例子是NovaVax的Matrix-M佐劑，其中免疫刺激性皂苷與磷脂和膽固醇配制。隨著佐劑變得越來越復(fù)雜，應(yīng)該在開發(fā)和發(fā)現(xiàn)的早期考慮制劑配方。擴(kuò)大佐劑的多樣性需要運(yùn)輸?shù)礁鞣N亞細(xì)胞位置以幫助受體結(jié)合。

下一代佐劑的新評價(jià)方法 

隨著越來越多的發(fā)現(xiàn)方法，需要一個(gè)改進(jìn)的框架來評估新的佐劑。新的計(jì)算方法將有助于早期篩查，而重新考慮動(dòng)物模型將有助于臨床前試驗(yàn)。

計(jì)算和“大數(shù)據(jù)”方法

過去幾十年的技術(shù)和計(jì)算進(jìn)步允許佐劑發(fā)現(xiàn)的重組。疫苗和佐劑的設(shè)計(jì)并不局限于過去簡單的“猜測和檢查”的經(jīng)驗(yàn)方法。相反，較新的檢測方法可以提供大量數(shù)據(jù)，幫助研究人員進(jìn)行機(jī)制理解和療效評估。下一代測序和其他組學(xué)方法允許系統(tǒng)級數(shù)據(jù)收集，機(jī)器學(xué)習(xí)和計(jì)算能力的提升實(shí)現(xiàn)了計(jì)算模擬，而高質(zhì)量的成像和處理會(huì)發(fā)現(xiàn)隱藏的模式和特征。結(jié)合起來，這些計(jì)算方法可以應(yīng)用在佐劑設(shè)計(jì)的所有階段，從而改變佐劑開發(fā)的固有模式。

重新考量動(dòng)物模型

幾個(gè)世紀(jì)以來，動(dòng)物模型一直是疫苗免疫原性研究的基礎(chǔ)，但令人擔(dān)憂的是，臨床前動(dòng)物模型和臨床結(jié)果之間缺乏轉(zhuǎn)化。老鼠是最常見的動(dòng)物模型，然而，小鼠的免疫系統(tǒng)與人類并不完全相同。與人類相比，小鼠表達(dá)多種不同的PRR。在小鼠中，TLR8的反應(yīng)與人類不同，盡管這兩種受體高度保守。人TLR8的轉(zhuǎn)基因小鼠中為研究炎癥提供了更好的模型。類似地，小鼠缺乏人類TLR10，但表達(dá)該受體的轉(zhuǎn)基因小鼠可作為了解TLR信號負(fù)調(diào)控的模型。即使在常見的受體中，細(xì)胞類型的表達(dá)模式也因物種而異。例如，TLR9主要存在于小鼠的巨噬細(xì)胞和髓系樹突狀細(xì)胞上，但在人類主要存在于B細(xì)胞和漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞上。

當(dāng)試圖復(fù)制人類生理學(xué)時(shí)，原代細(xì)胞和類器官可能是最接近的選擇。佐劑可嚴(yán)重影響生發(fā)中心反應(yīng)，尤其是在增強(qiáng)濾泡樹突狀細(xì)胞抗原沉積方面。作為體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的替代方案，人類類器官允許在體外研究有結(jié)構(gòu)的組織，如生發(fā)中心。

小結(jié)

經(jīng)過幾十年的不斷進(jìn)步，佐劑研究正朝著許多新的、令人興奮的方向發(fā)展。在未來幾年里，相信工程學(xué)方法將是發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新佐劑不可或缺的一部分。通過結(jié)合迭代設(shè)計(jì)、表型驅(qū)動(dòng)的高通量篩選以及AI在這方面的應(yīng)用，我們將獲得能夠更有效、更特異地影響先天免疫和適應(yīng)性免疫的佐劑。下一代佐劑設(shè)計(jì)充滿希望和潛力。

參考文獻(xiàn)：

1.Next-GenerationAdjuvants: Applying Engineering Methods to Create and Evaluate NovelImmunological Responses. Pharmaceutics.2023 Jun 8;15(6):1687

       原文標(biāo)題 : 應(yīng)用工程學(xué)方法開發(fā)下一代疫苗佐劑