基于糖基佐剂的mRNA疫苗保护广度与持续时间拓展研究

《Nature Immunology》：A glycan-based adjuvant expands the breadth and duration of protection of mRNA-based vaccines

　　

研究人员通过靶向模式识别受体(PRR)调控炎症信号，以评估其是否能够增强mRNA疫苗的免疫效力。实验中将针对严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)原始株刺突蛋白的mRNA疫苗与甘露聚糖佐剂(mannadjuvant)联合使用，该佐剂由靶向PRR dectin-2的真菌甘露聚糖与氢氧化铝组成。在小鼠及非人灵长类动物模型中，mannadjuvant显著提升了mRNA疫苗诱导的免疫应答强度与持久性，同时促进了针对高逃逸能力变异株的中和抗体产生，并克服了抗原印记效应。机制研究表明，在引流淋巴结(dLN)或人类细胞中，I型干扰素(IFN)的持续产生及白细胞介素-1(IL-1)信号的增强是mannadjuvant发挥作用的必要条件与充分条件。该研究证实抗真菌PRR可作为靶点，用于开发更高效且持久的mRNA疫苗。

本研究发表于《Nature Immunology》，针对mRNA疫苗在应对病毒变异株时保护广度有限、免疫持久性不足的问题展开。现有mRNA疫苗虽在COVID-19防控中取得成效，但对高突变变异株的中和能力下降，且长期免疫记忆维持机制尚未完全明确。研究人员假设通过模式识别受体(PRR)调控炎症微环境可优化mRNA疫苗的适应性免疫应答，因此开发了由白色念珠菌(Candida albicans)甘露聚糖与氢氧化铝组成的mannadjuvant佐剂系统，靶向C型凝集素受体dectin-2，并与编码SARS-CoV-2原始株刺突蛋白的BNT162b2(WA1mRNA)联合使用，系统评估其在动物模型及人类免疫细胞中的作用机制。

关键技术方法包括：采用小鼠及食蟹猴(Macaca fascicularis)免疫模型，结合引流淋巴结(dLN)转录组学分析、单细胞RNA测序(scRNA-seq)与B细胞受体测序(scBCR-seq)、中和抗体检测及抗原特异性B细胞追踪；在人类外周血单个核细胞(PBMC)及单核细胞来源的树突状细胞(moDC)中验证佐剂活性；通过基因敲除小鼠及信号通路抑制剂阻断实验解析分子机制。

研究结果如下：

MA增强并拓展WA1mRNA活性

肌肉注射共配制mannadjuvant与WA1mRNA(WA1mRNA+MA)可在不影响疫苗稳定性的前提下显著提升小鼠血清中刺突蛋白特异性IgG及中和抗体滴度，且对Omicron BA.1变异株的中和活性在免疫后35天达到与原始株相当水平。佐剂未增加局部或全身不良反应，且免疫后500天仍能维持高水平抗体及骨髓长效浆细胞(LLPC)数量。

MA扩增生发中心并促进抗变异株中和抗体生成

WA1mRNA+MA显著提升引流淋巴结中滤泡辅助T细胞(T_FH)及生发中心B细胞(B_GC)的数量与持续时间，扩增了识别Omicron BA.4/BA.5、XBB.1.5等变异株刺突蛋白的B_GC及记忆B细胞(B_M)库，血清对多种变异株假病毒的中和活性持续至免疫后500天，优于传统铝佐剂(AS04)。

MA促进体细胞高频突变与B细胞多样性

单细胞测序显示，WA1mRNA+MA组的B_GC细胞增殖区与光区活性增强，浆母细胞、浆细胞及记忆B细胞亚群比例上升。B细胞受体(BCR)库分析表明，mannadjuvant降低了优势克隆的寡克隆主导性，提升了克隆多样性与体细胞高频突变(SHM)频率，并扩大了对不同冠状病毒刺突蛋白表位的识别广度，且未破坏自身耐受。

MA克服抗原印记

在已接受WA1mRNA初次免疫的小鼠中，使用XBB.1.5 mRNA联合mannadjuvant进行加强免疫，可有效突破原有抗原印记限制，显著提升对XBB.1.5、BA.5及原始株的中和抗体反应及B_GC、T_FH细胞应答。

MA重塑引流淋巴结炎症程序

转录组分析显示，WA1mRNA+MA在免疫后第1、3、7天持续激活炎症小体、IL-1及I型IFN信号通路，并上调趋化因子表达，形成独特的基因表达谱，区别于单独使用WA1mRNA或铝佐剂组。

IL-1与IFN信号驱动MA效应

抑制IL-1受体或caspase-1可阻断mannadjuvant对体液免疫的增强作用；阻断I型IFN受体(IFNAR1)及IFN-γ信号则完全消除其免疫提升效应。IL-1与IFN信号在mannadjuvant作用下形成正反馈环路，且在IL-1受体拮抗剂缺陷(Il1rn^?/?)小鼠中可模拟mannadjuvant的免疫增强表型。

MA在非人灵长类动物及人源化小鼠中的保护作用

食蟹猴免疫实验显示，WA1mRNA+MA在180天内持续提高刺突蛋白特异性IgG及对多种变异株假病毒的中和活性，且无额外不良反应。在人源K18-hACE2小鼠中，WA1mRNA+MA免疫可完全清除肺部BA.5病毒载量，并显著降低肺泡与细支气管病理损伤。

MA调控人类吞噬细胞炎症程序

在人类PBMC及moDC中，mannadjuvant可诱导IL-1β、IL-6及TNF分泌，并激活STAT-1磷酸化及viperin表达，表明其可同时启动炎症小体与I型IFN通路。

讨论部分指出，mannadjuvant通过IL-1与IFN信号的正反馈机制延长生发中心反应，促进B细胞克隆多样性与广谱中和抗体的产生，克服了现有mRNA疫苗对高突变变异株的保护局限。该研究为开发下一代广谱、持久mRNA疫苗提供了新策略，并证实靶向抗真菌PRR的佐剂设计可显著提升疫苗免疫原性。