防控禽流感病毒的疫苗及策略
來(lái)源:王惠 編譯發(fā)布時(shí)間:2025-09-16 點(diǎn)擊率:2213
禽流感病毒(AIV)因其傳染性以及對(duì)家禽、鳥類和人類健康的破壞性影響而持續(xù)引發(fā)關(guān)注。禽流感病毒的基因組包含8個(gè)基因片段:血凝素(HA)、神經(jīng)氨酸酶(NA)、基質(zhì)蛋白(M)、核蛋白(NP)、非結(jié)構(gòu)蛋白(NS)、酸性聚合酶(PA)、堿性聚合酶1(PB1)和堿性聚合酶2(PB2)。流感病毒根據(jù)其HA和NA蛋白的抗原性分為不同亞型。目前,在禽類中已鑒定出16種HA 亞型和9種NA亞型。高致病性禽流感病毒(HPAIV)是一種以鳥類為主要宿主的病毒,具有高發(fā)病率和死亡率,可導(dǎo)致家禽和人類死亡。此外,低致病性禽流感病毒(LPAIV)毒株感染后不會(huì)直接影響家禽和健康人類,但家禽感染后若未得到控制且持續(xù)存在,也會(huì)產(chǎn)生不良后果。更令人擔(dān)憂的是,低致病性禽流感病毒可能會(huì)將內(nèi)部基因水平轉(zhuǎn)移給高致病性禽流感病毒,從而增強(qiáng)其毒力和致病性 。
大規(guī)模疫苗接種是控制禽流感疫情和減輕禽流感病毒引起的嚴(yán)重癥狀的最有效方法之一。由于禽流感疫情的復(fù)雜性,中國(guó)嚴(yán)格執(zhí)行撲殺和生物安全措施,同時(shí)將大規(guī)模家禽疫苗接種作為快速緩解嚴(yán)峻形勢(shì)的合理替代策略。中國(guó)政府為家禽養(yǎng)殖戶免費(fèi)提供禽流感病毒疫苗。在中國(guó)實(shí)施的大規(guī)模疫苗接種策略取得了巨大進(jìn)展。2006-2013年在中國(guó)北方散養(yǎng)家禽中廣泛流行的 H5 分支7.2,自2014年使用相應(yīng)疫苗后已基本消除,且未再被檢測(cè)到。
盡管大規(guī)模疫苗接種策略成效顯著,但免疫逃逸仍時(shí)有發(fā)生,因此禽流感疫情尚未得到完全控制??茖W(xué)家們擔(dān)心,在免疫壓力下,高抗體水平會(huì)加速病毒突變和多樣化,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看會(huì)導(dǎo)致疫情形勢(shì)更加復(fù)雜。HA 蛋白在病毒結(jié)合宿主細(xì)胞表面受體方面起著關(guān)鍵作用,從而介導(dǎo)宿主細(xì)胞與病毒膜的融合。然而,抗HA 的抗體通過(guò)干擾病毒與受體的結(jié)合來(lái)阻斷這一過(guò)程,進(jìn)而阻斷下游過(guò)程。NA 蛋白可防止流感病毒顆粒在細(xì)胞表面積累,并參與病毒釋放,從而促進(jìn)進(jìn)一步感染。HA和NA蛋白均具有免疫原性,可在受感染動(dòng)物中誘導(dǎo)體液免疫應(yīng)答。這些蛋白在不同病毒之間差異最大,是抗原漂移(即氨基酸變化逐漸積累,最終降低抗體識(shí)別能力并導(dǎo)致免疫逃逸)的重要原因 。因此,研究工作集中在改進(jìn)疫苗和開發(fā)新的疫苗平臺(tái),以實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在大流行性禽流感病毒的有效保護(hù)。
開發(fā)一種能完全預(yù)防禽流感病毒感染的高效疫苗是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。理想的禽流感疫苗應(yīng)滿足以下要求:生產(chǎn)成本低且可大規(guī)模應(yīng)用、適用于多種禽類、能區(qū)分感染禽和免疫禽、與流行病毒株抗原性接近、單劑接種可提供持久保護(hù)、在母源抗體存在時(shí)能誘導(dǎo)保護(hù)性免疫應(yīng)答。盡管已開發(fā)出多種形式的疫苗來(lái)預(yù)防流感病毒,包括傳統(tǒng)疫苗和新型疫苗(圖1),但目前沒(méi)有一種疫苗能滿足所有這些標(biāo)準(zhǔn)。下面是對(duì)傳統(tǒng)和下一代平臺(tái)的各類禽流感疫苗進(jìn)行的評(píng)估。

圖 1. 傳統(tǒng)流感疫苗與下一代流感疫苗的優(yōu)缺點(diǎn)。流感病毒疫苗的研發(fā)基于完整病毒顆粒、表面蛋白、核蛋白、病毒基因組以及減毒病毒等策略。
1. 滅活疫苗
中國(guó)最廣泛使用的AIV疫苗形式,采用雞胚培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)。為克服雞胚傳代導(dǎo)致的抗原變異,可采用MDCK或Vero細(xì)胞系培養(yǎng)病毒。β-丙內(nèi)酯滅活能更好保持病毒抗原結(jié)構(gòu),相比甲醛滅活可誘導(dǎo)更強(qiáng)的CD8+ T細(xì)胞應(yīng)答。中國(guó)已通過(guò)反向遺傳學(xué)技術(shù)開發(fā)了系列H5亞型滅活疫苗種毒(表1),如針對(duì)2.3.4.4b分支的Re-14株等。

注:HA 代表血凝素??s寫:GS—— 鵝;CK—— 雞;DK—— 鴨;WS—— 大天鵝;GD—— 廣東;SX—— 山西;AH—— 安徽;LN—— 遼寧;GZ—— 貴州;FJ—— 福建。
2. 活疫苗
包括減毒活疫苗和病毒載體疫苗。美國(guó)等國(guó)家使用冷適應(yīng)減毒活疫苗,通過(guò)鼻腔接種誘導(dǎo)黏膜IgA和系統(tǒng)IgG應(yīng)答。中國(guó)家禽業(yè)主要采用:禽痘病毒載體疫苗:可提供異源H7病毒交叉保護(hù);新城疫病毒載體疫苗:已在中國(guó)使用40億劑次;火雞皰疹病毒載體:克服母源抗體干擾,提供持久免疫。
3. 病毒樣顆粒(VLP)疫苗
病毒樣顆粒(VLP)疫苗作為禽流感病毒疫苗開發(fā)的潛在候選者備受關(guān)注 。病毒樣顆粒是自組裝的非感染性顆粒,表明這些疫苗具有較高的安全性。這些顆粒可通過(guò)細(xì)菌、酵母、昆蟲和動(dòng)物細(xì)胞系等不同表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn),由于其免疫原性特征,可用作疫苗開發(fā)中的顆粒載體或抗原。此外,它們具有與原始病原體相當(dāng)?shù)奶卣鳎缦嗨频拇笮?、重?fù)的表面幾何結(jié)構(gòu),以及刺激抗原呈遞細(xì)胞(APCs)(特別是樹突狀細(xì)胞(DCs))以及誘導(dǎo)體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答的能力。因此,宿主的免疫系統(tǒng)可以以與完整的滅活病毒疫苗相同的方式識(shí)別病毒樣顆粒疫苗,從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答。
基于病毒樣顆粒疫苗已廣泛用于流感疫苗的開發(fā),并在提供免疫保護(hù)方面取得了令人鼓舞的成果。研究表明,由三種流感病毒蛋白(包括 HA、NA 和基質(zhì)蛋白 1(M1))組成的 H5N1、H3N2 和 H9N2 病毒樣顆粒疫苗可在昆蟲細(xì)胞中表達(dá)并組裝成病毒樣顆粒。Hu等人使用桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)構(gòu)建了一種二價(jià) H5+H7 病毒樣顆粒疫苗,該系統(tǒng)可表達(dá)HA、NA和M1蛋白。二價(jià)病毒樣顆粒疫苗和商業(yè)滅活疫苗均誘導(dǎo)了有效的免疫應(yīng)答,包括產(chǎn)生抑制血凝、中和病毒和靶向HA的抗體。與商業(yè)滅活疫苗相比,二價(jià)病毒樣顆粒疫苗在減少雞的病毒脫落和復(fù)制方面效果顯著。此外,二價(jià)病毒樣顆粒疫苗在減少H7N9 病毒感染引起的雞肺部病變方面優(yōu)于商業(yè)疫苗。
4. 通用疫苗
禽流感病毒的HA和NA蛋白突變率高,因此疫苗的種子病毒也需要相應(yīng)改變以匹配流行的流感病毒。因此,開發(fā)一種能誘導(dǎo)長(zhǎng)期免疫應(yīng)答并提供針對(duì)多種不同病毒株保護(hù)的通用流感疫苗至關(guān)重要。通用疫苗的開發(fā)工作主要依賴于保守的保護(hù)性表位。有前景的通用疫苗候選者包括細(xì)胞外基質(zhì)蛋白2(M2e)、HA莖部、HA的受體結(jié)合位點(diǎn)(RBS)以及M1和核蛋白(NP)中的一些細(xì)胞毒性 T淋巴細(xì)胞(CTL)表位。
5. DNA疫苗
典型的 DNA 疫苗是將編碼抗原的基因插入非復(fù)制型真核表達(dá)質(zhì)粒載體中,通過(guò)直接基因轉(zhuǎn)移遞送至宿主。然后,宿主細(xì)胞表達(dá)質(zhì)粒編碼的抗原蛋白,并通過(guò)主要組織相容性復(fù)合體(MHC)途徑呈遞給免疫細(xì)胞。DNA疫苗誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答是Th1型免疫應(yīng)答,其中針對(duì)DNA疫苗的細(xì)胞介導(dǎo)的免疫比體液免疫更普遍 。先前的一項(xiàng)研究表明,DNA疫苗的作用機(jī)制模擬了病毒的細(xì)胞發(fā)病機(jī)制 ??乖鞍自诩?xì)胞內(nèi)被蛋白酶體消化成更小的肽段。這些肽段隨后由MHC I類分子呈遞,以誘導(dǎo)抗原特異性CD8+T細(xì)胞應(yīng)答。此外,這些肽段也由MHC II類分子呈遞,以激活 CD4+T 輔助細(xì)胞,進(jìn)而觸發(fā)活化的B細(xì)胞產(chǎn)生抗原特異性抗體。
早期研究表明,編碼HA基因的DNA疫苗可根據(jù)HA特異性血清抗體水平的升高來(lái)保護(hù)家禽免受致命的同源攻擊。要有效抵抗雞中高致病性禽流感病毒的攻擊,DNA疫苗的質(zhì)粒DNA劑量約需200-400μg。這種高劑量免疫要求是此類疫苗在田間應(yīng)用的主要障礙。另一方面,抗原在宿主中的有效表達(dá)是DNA疫苗的關(guān)鍵?;谒拗魑锓N的密碼子偏好性,可以調(diào)節(jié)抗原編碼序列以提高表達(dá)效率。這種策略可通過(guò)提高抗原基因的表達(dá)來(lái)減少DNA疫苗的劑量。接種密碼子優(yōu)化的HA質(zhì)粒的動(dòng)物比接種野生型HA質(zhì)粒的動(dòng)物抗體滴度高4倍,從而在病毒攻擊試驗(yàn)中具有更高的存活率。
6. mRNA疫苗
目前,mRNA疫苗可分為兩大類:常規(guī)的非擴(kuò)增mRNA分子和源自RNA病毒載體、具有自主復(fù)制活性的自擴(kuò)增mRNA(saRNA)。非復(fù)制型mRNA疫苗可通過(guò)摻入各種修飾的核苷來(lái)生產(chǎn)。saRNA疫苗可以多種形式遞送,包括病毒樣RNA顆粒、質(zhì)粒DNA和體外轉(zhuǎn)錄的RNA。
7. DNA疫苗的遞送策略
近十年來(lái),DNA疫苗的遞送策略一直是研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。有效的DNA疫苗需要能夠進(jìn)入宿主細(xì)胞并實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)表達(dá),此外,這種疫苗還必須能夠提醒免疫系統(tǒng)其存在并誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。有文獻(xiàn)指出,接種裸DNA疫苗后,質(zhì)粒DNA會(huì)迅速?gòu)淖⑸洳课贿w移并降解,因此在小鼠中,8小時(shí)后僅能偶爾檢測(cè)到質(zhì)粒DNA。研究人員一致認(rèn)為,將DNA直接遞送至抗原呈遞細(xì)胞提供了一種潛在的疫苗遞送系統(tǒng)。然而,將質(zhì)粒DNA疫苗有效遞送至細(xì)胞核需要跨越多個(gè)障礙,包括通過(guò)內(nèi)吞作用或胞飲作用穿過(guò)磷脂細(xì)胞膜、在內(nèi)涵體和溶酶體中應(yīng)對(duì)降解、在胞質(zhì)核酸酶中存活、跨核膜轉(zhuǎn)運(yùn),以及最終實(shí)現(xiàn)抗原蛋白表達(dá)。因此,DNA疫苗遞送系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)在于克服這些生物障礙,靶向免疫細(xì)胞,并將質(zhì)粒安全遞送至細(xì)胞的細(xì)胞核以進(jìn)行蛋白質(zhì)表達(dá)。已嘗試多種策略來(lái)提高DNA疫苗的遞送效率,包括聚合物、脂質(zhì)體、活細(xì)菌等。此外,在新冠肺炎疫苗開發(fā)之后,脂質(zhì)納米顆粒(LNPs)的疫苗潛力在 DNA 疫苗遞送方面受到關(guān)注。此外,基因槍作為一種機(jī)械遞送裝置,可將大分子導(dǎo)入靶細(xì)胞,也已用于DNA疫苗遞送。
7.1. 聚合物遞送系統(tǒng)
聚合物已廣泛用作組織工程、基因治療和DNA疫苗接種等應(yīng)用中的遞送系統(tǒng)。聚合物可將DNA材料包裝成納米顆粒和微米顆粒,以防止核酸酶的破壞,并允許可調(diào)節(jié)的降解和控制釋放。此外,這種顆粒結(jié)構(gòu)易于被免疫細(xì)胞捕獲。如今,多種聚合物已被探索用于DNA疫苗開發(fā)(圖2)。
圖 2. 基于聚合物的 DNA 疫苗遞送設(shè)計(jì)。聚合物可由來(lái)源于生物體的單體單元或人工合成的單體單元制成,包括殼聚糖、聚乳酸 - 乙醇酸共聚物(PLGA)、聚乙烯亞胺(PEI)、多肽以及其他非離子嵌段共聚物。聚合物可通過(guò)絡(luò)合或包封作用保護(hù) DNA 免受降解,并將其遞送至宿主細(xì)胞以誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。
聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)已被用于包裝和遞送針對(duì)多種動(dòng)物疾病的 DNA疫苗,如流感、口蹄疫病毒(FMDV)和寄生蟲感染。將DNA疫苗包裝到聚乳酸-乙醇酸共聚物中可增強(qiáng)全身性、抗原特異性抗體和T細(xì)胞增殖應(yīng)答。此外,據(jù)報(bào)道,DNA包被的聚乳酸-乙醇酸共聚物微顆??稍鰪?qiáng)DNA疫苗向抗原呈遞細(xì)胞的遞送。然而,盡管使用聚乳酸-乙醇酸共聚物遞送DNA已被發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)免疫應(yīng)答,但仍存在一些問(wèn)題,包括在包封過(guò)程中DNA降解以及由于微米尺寸導(dǎo)致的轉(zhuǎn)基因表達(dá)較低。因此,研究人員開發(fā)了一種使用乙二醇?xì)ぞ厶峭鈿さ母牧季廴樗?乙醇酸共聚物納米顆粒,用于雙活細(xì)胞追蹤和DNA疫苗遞送。這些顆??芍苯愚D(zhuǎn)染朗格漢斯細(xì)胞,增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。因此,聚乳酸-乙醇酸共聚物納米顆粒促進(jìn)DNA遷移至淋巴結(jié)以及初始B細(xì)胞和T細(xì)胞的活化。
聚乙烯亞胺(PEI)是另一種廣泛用于DNA疫苗遞送的聚合物。聚乙烯亞胺在DNA疫苗遞送中的應(yīng)用已得到充分研究,并有報(bào)道稱可改善H1N1 DNA疫苗的體液應(yīng)答。然而,DNA / 聚乙烯亞胺復(fù)合物存在毒性問(wèn)題、在血清蛋白存在下聚集以及從循環(huán)中快速清除等問(wèn)題,導(dǎo)致DNA遞送效率有限。為克服這些問(wèn)題,使用γ- 聚谷氨酸修飾DNA / 聚乙烯亞胺復(fù)合物,通過(guò)降低復(fù)合物的表面電荷,減少聚集并提高在生理環(huán)境中的穩(wěn)定性。γ- 聚谷氨酸由某些桿菌菌株產(chǎn)生,據(jù)推測(cè)可通過(guò)與免疫細(xì)胞的受體相互作用充當(dāng)佐劑。
一些天然材料也被研究用于其他生物應(yīng)用,包括基因遞送,因?yàn)樗鼈兙哂泄逃械纳锵嗳菪?、無(wú)毒性、生物降解性、穩(wěn)定性、生產(chǎn)成本低和免疫刺激等特性。例如,菊粉、透明質(zhì)酸、藻酸鹽以及殼聚糖在疫苗遞送領(lǐng)域引起了關(guān)注。殼聚糖是來(lái)自甲殼的幾丁質(zhì)的部分脫乙?;问?,已被充分研究用于DNA疫苗遞送。殼聚糖必須在弱酸性環(huán)境(pH<5)中溶解;這種特性使其適合化學(xué)修飾,從而改變?nèi)芙舛群碗姾?,使其適用于各種應(yīng)用。此外,殼聚糖已被確定為一種無(wú)毒且生物相容性材料,因此其使用已獲得美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局的批準(zhǔn)。固定在殼聚糖包被的微球(20至50μm)中的質(zhì)粒DNA可誘導(dǎo)黏膜和全身性免疫應(yīng)答。
7.2. 脂質(zhì)體遞送系統(tǒng)
20 世紀(jì) 60 年代,脂質(zhì)體首次被發(fā)現(xiàn)并用于提供研究生物膜的模型。所有脂質(zhì)體都有一個(gè)共同特征,即它們是頭部帶有陽(yáng)離子基團(tuán)的兩親分子。經(jīng)過(guò)持續(xù)研究,脂質(zhì)體的優(yōu)點(diǎn)是負(fù)載能力高、生物降解性好、安全性更高,以及生產(chǎn)相對(duì)簡(jiǎn)單且成本低 。此外,脂質(zhì)體可根據(jù)模塊化原則進(jìn)行設(shè)計(jì),因此可修飾結(jié)構(gòu)、連接體和親脂區(qū)域以獲得更高的遞送效率。脂質(zhì)體主要有四種類型,包括常規(guī)脂質(zhì)體、聚乙二醇修飾的脂質(zhì)體(PEG化)、配體靶向脂質(zhì)體和抗體修飾的脂質(zhì)體(圖3)。
圖 3. 不同類型脂質(zhì)體遞送系統(tǒng)的示意圖。(A)傳統(tǒng)脂質(zhì)體:脂質(zhì)體由脂質(zhì) bilayer 組成,可由帶正電、帶負(fù)電或中性的脂質(zhì)構(gòu)成,其中包裹著水核。(B)聚乙二醇化脂質(zhì)體:脂質(zhì)體表面可通過(guò)添加聚乙二醇進(jìn)行修飾,以實(shí)現(xiàn)空間穩(wěn)定。(C)配體靶向脂質(zhì)體:脂質(zhì)體表面可通過(guò)添加配體進(jìn)行修飾,以實(shí)現(xiàn)特異性靶向遞送。(D)抗體修飾脂質(zhì)體:抗體(單克隆抗體、納米抗體、Fab 片段和單鏈抗體片段)可附著在脂質(zhì)體表面。
常規(guī)脂質(zhì)體是第一代脂質(zhì)體,由陽(yáng)離子、陰離子或中性脂質(zhì)組成的脂質(zhì)雙層構(gòu)成。為增強(qiáng)脂質(zhì)體穩(wěn)定性并延長(zhǎng)其在生物體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間,通過(guò)聚乙二醇修飾引入了空間穩(wěn)定的脂質(zhì)體。此外,配體靶向脂質(zhì)體在將DNA疫苗定點(diǎn)遞送至特定細(xì)胞類型(尤其是選擇性表達(dá)或過(guò)表達(dá)特定表面配體的抗原呈遞細(xì)胞)方面具有相當(dāng)大的潛力。有多種類型的配體可用,包括肽、蛋白質(zhì)和小分子??贵w,特別是單克隆抗體(mAb)、納米抗體以及可固定在脂質(zhì)體表面的抗體的抗原結(jié)合區(qū),是用途更廣的配體之一。脂質(zhì)體形成球形囊泡,其結(jié)構(gòu)由磷脂和膽固醇排列成脂質(zhì)雙層,允許與細(xì)胞膜融合。質(zhì)粒DNA可隔離在脂質(zhì)體雙層上或包裹在脂質(zhì)體囊泡內(nèi)。脂質(zhì)體作為DNA疫苗遞送載體的應(yīng)用引起了極大關(guān)注,因?yàn)樗鼈兡軌虍a(chǎn)生尺寸可控的實(shí)體、允許載體定制,并能引發(fā)先天免疫受體的活化。脂質(zhì)體能夠產(chǎn)生亞微米級(jí)顆粒,有助于摻入大量DNA,從而防止DNA因陰離子競(jìng)爭(zhēng)而置換。這一特性確保大量 DNA 被有效包裹在脂質(zhì)雙層中。
在疫苗制劑中,脂質(zhì)體能夠調(diào)節(jié)組織中的局部分布、增強(qiáng)在注射部位的保留,并調(diào)節(jié)細(xì)胞運(yùn)輸。用脂質(zhì)體制備的疫苗具有多種優(yōu)勢(shì),包括促進(jìn)抗體產(chǎn)生增強(qiáng)和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)應(yīng)答。然而,需要注意的是,脂質(zhì)體引發(fā)的免疫應(yīng)答的具體特征因脂質(zhì)組成、顆粒大小、表面電荷和包裹抗原的位置等因素而異。
7.3. 活細(xì)菌遞送系統(tǒng)
用于DNA疫苗遞送系統(tǒng)的細(xì)菌是經(jīng)過(guò)基因修飾的重組細(xì)菌,確保其大部分致病性成分已被刪除,從而保證宿主的安全。作為DNA疫苗遞送系統(tǒng),細(xì)菌分為兩大類:非致病性細(xì)菌和減毒的致病性細(xì)菌。已研究用于DNA遞送的減毒細(xì)菌包括單核細(xì)胞增生李斯特菌、沙門氏菌屬、志賀氏菌屬和小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌。致病性細(xì)菌以黏膜作為其感染途徑,因此適合黏膜給藥。然而,主要缺點(diǎn)是可能引起感染。因此,非致病性細(xì)菌如乳酸菌可能更適合開發(fā)為DNA疫苗遞送系統(tǒng)。
乳酸菌是用于DNA疫苗遞送工程改造的優(yōu)良候選者。自古以來(lái),它們就被用于食品發(fā)酵,并且通常被認(rèn)為是安全的生物體。幾種乳酸菌菌株被認(rèn)為是益生菌,可通過(guò)抑制病原體在胃腸道中的定植來(lái)增強(qiáng)對(duì)病原體的免疫應(yīng)答,并促進(jìn)黏膜免疫系統(tǒng) 。

圖 4. 利用活菌將 DNA 疫苗遞送到哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的擬議機(jī)制示意圖。(A)侵入宿主后,細(xì)菌會(huì)被多種細(xì)胞識(shí)別,包括微皺褶細(xì)胞、上皮細(xì)胞或免疫細(xì)胞。(B)重組細(xì)菌被吞噬溶酶體復(fù)合體內(nèi)化,隨后發(fā)生裂解。在此過(guò)程中,DNA 疫苗從囊泡中釋放出來(lái)并轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中,從而使抗原基因得以轉(zhuǎn)錄。產(chǎn)生的抗原蛋白被呈遞給免疫系統(tǒng),引發(fā)細(xì)胞免疫和體液免疫應(yīng)答。
7.4. 樹突狀細(xì)胞靶向增強(qiáng)疫苗免疫效率
B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞通過(guò)抗原呈遞細(xì)胞的作用啟動(dòng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答,抗原呈遞細(xì)胞從內(nèi)環(huán)境中捕獲抗原并將其呈遞給這些淋巴細(xì)胞??乖蔬f細(xì)胞是一組異質(zhì)細(xì)胞,包括巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞、髓系樹突狀細(xì)胞亞群和漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(pDCs)。鑒于抗原呈遞細(xì)胞在觸發(fā)免疫應(yīng)答中的關(guān)鍵作用,已探索多種策略將抗原特異性靶向一種或多種抗原呈遞細(xì)胞亞群。在這些不同細(xì)胞類型中,樹突狀細(xì)胞因其高效的抗原攝取、加工和隨后向T細(xì)胞的呈遞而被認(rèn)為具有特別重要的意義。暴露于靶向材料會(huì)導(dǎo)致樹突狀細(xì)胞成熟并遷移至淋巴結(jié),從而產(chǎn)生免疫應(yīng)答。同時(shí),樹突狀細(xì)胞靶向材料還可通過(guò)產(chǎn)生保護(hù)性細(xì)胞因子(如 IL-2、IL-4 和 IFN-Ⅰ)發(fā)揮作用,這些細(xì)胞因子影響適應(yīng)性免疫應(yīng)答的不同步驟和先天淋巴細(xì)胞的活化。因此,將抗原遞送靶向樹突狀細(xì)胞是一種更直接、更省力的誘導(dǎo)有效免疫應(yīng)答的策略,近年來(lái)引起了廣泛關(guān)注。
先天免疫系統(tǒng)的細(xì)胞表達(dá)模式識(shí)別受體(PRRs),由于其在適應(yīng)性免疫發(fā)展之前出現(xiàn),也稱為病原體識(shí)別受體或祖先模式識(shí)別受體。模式識(shí)別受體主要分為兩類。第一類是內(nèi)吞模式識(shí)別受體,可特異性結(jié)合碳水化合物。這類受體包括甘露糖受體(MR)、葡聚糖受體和清道夫受體(SR)。第二類是信號(hào)模式識(shí)別受體,包括膜結(jié)合的Toll樣受體(TLRs)和細(xì)胞質(zhì)NOD樣受體。樹突狀細(xì)胞表面已鑒定出多種模式識(shí)別受體,包括 DC-SIGN、甘露糖受體、Toll樣受體、清道夫受體和 DEC-205。其中,C型凝集素形成一個(gè)多樣化的凝集素家族,其特征是具有碳水化合物識(shí)別結(jié)構(gòu)域。在樹突狀細(xì)胞中,關(guān)鍵的C型凝集素如 DC-SIGN、DC-SIGNR、DCAR、DCIR、Dectins和DLEC在細(xì)胞運(yùn)輸、免疫突觸形成以及細(xì)胞和體液免疫應(yīng)答啟動(dòng)等過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。Toll樣受體是先天免疫受體,可通過(guò)配體的模式識(shí)別處理來(lái)檢測(cè)多種分子,包括組織損傷信號(hào)、細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物和線蟲。已鑒定出 13 種已知的Toll樣受體,它們可識(shí)別多種微生物抗原,但在對(duì)微生物模式的特異性方面有所不同。靶向這些受體正成為在樹突狀細(xì)胞靶向疫苗中遞送抗原的有效方法。
樹突狀細(xì)胞靶向策略正處于抗病毒病原體和癌癥疫苗開發(fā)的研究階段(圖 5)??乖辉O(shè)計(jì)成附著于已鑒定的可與樹突狀細(xì)胞結(jié)合的分子。當(dāng)這些攜帶抗原的分子被注射到體內(nèi)并被樹突狀細(xì)胞攝取后,樹突狀細(xì)胞會(huì)激活免疫系統(tǒng)產(chǎn)生應(yīng)答。

圖 5. DNA 疫苗的樹突狀細(xì)胞靶向遞送策略介紹。步驟 1:DNA 疫苗由一個(gè)質(zhì)粒組成,該質(zhì)粒在哺乳動(dòng)物啟動(dòng)子的作用下編碼抗原基因。步驟 2:用表面修飾了樹突狀細(xì)胞(DC)靶向配體的包裝材料對(duì)其進(jìn)行包封。步驟 3:將 DNA 遞送疫苗復(fù)合物靶向到樹突狀細(xì)胞后,編碼的抗原在樹突狀細(xì)胞內(nèi)表達(dá),并通過(guò)主要組織相容性復(fù)合體(MHC)途徑呈遞處理后的抗原,以激活初始 T 細(xì)胞。步驟 4:樹突狀細(xì)胞通過(guò) MHCⅡ 類途徑觸發(fā) CD4?輔助性 T 細(xì)胞的激活,B 細(xì)胞通過(guò)識(shí)別分泌的抗原或被激活的 CD4?輔助性 T 細(xì)胞而被激活,從而產(chǎn)生不同類型的抗體。步驟 5:內(nèi)源性表達(dá)的抗原通過(guò) MHCⅠ 類分子呈遞,主要激活 CD8?T 細(xì)胞免疫。釋放的細(xì)胞因子(γ 干擾素 [IFN-γ] 或腫瘤壞死因子 -α[TNF-α])可抑制病毒復(fù)制并增強(qiáng) MHCⅡ 類分子的表達(dá)。同時(shí),巨噬細(xì)胞也被激活,以支持細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。
8. 結(jié)論
總之,大規(guī)模疫苗接種仍是控制家禽中禽流感病毒感染和傳播的多管齊下策略的重要組成部分。禽流感病毒大流行的持續(xù)威脅凸顯了開發(fā)新型疫苗的必要性,與現(xiàn)有禽流感病毒疫苗相比,新型疫苗應(yīng)具有更簡(jiǎn)化、更易于制造的工藝,并能有效免疫保護(hù)以應(yīng)對(duì)潛在的大流行毒株。盡管在開發(fā)和設(shè)計(jì)多種抗大流行威脅的禽流感病毒疫苗方面取得了最新進(jìn)展,但開發(fā)理想的禽流感病毒疫苗仍有幾個(gè)方面值得關(guān)注。高效佐劑的開發(fā)是禽流感病毒疫苗研究的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。目前正在開發(fā)能更有效地刺激免疫系統(tǒng)同時(shí)將副作用降至最低的新型佐劑,這可能會(huì)提高疫苗的效力和安全性。此外,不應(yīng)忽視改變免疫途徑,因?yàn)橐驯砻髌?nèi)注射在產(chǎn)生免疫應(yīng)答方面更有效,且可能需要更小劑量的疫苗,從而可能提高疫苗的可獲得性??傮w而言,本綜述中提出的多種策略有助于更好地理解當(dāng)前的禽流感病毒疫苗。隨著研究人員繼續(xù)探索創(chuàng)新方法來(lái)開發(fā)更有效、更易獲得的疫苗,疫苗開發(fā)的未來(lái)前景廣闊。

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