Adjuvant佐剂 | 非特异性免疫增强剂

前言

动物免疫是抗体发现过程中的重要起始环节之一，如果单独注射免疫原往往无法激发动物足够的免疫反应。佐剂是一种辅助免疫原激活免疫系统的物质，佐剂的加入可以增强免疫原的免疫原性和稳定性，使得免疫原能够更好地被动物免疫系统识别和响应，增强动物免疫系统的免疫反应，从而促进动物免疫产生更多的抗体。除此之外，佐剂的高光角色是作为疫苗的添加剂，增加疫苗的稳定性，从而延长疫苗作用时间；并激活机体免疫系统，增加疫苗作用强度。本期小编将围绕疫苗开发领域中使用的佐剂，跟据性质分类和作用机制为大家展开介绍。

佐剂

佐剂属于非特异性的免疫增强剂，其本身无抗原性。传统的减毒活疫苗、全菌体疫苗因其本身成分具有佐剂性质，不需再添加佐剂。而灭活病毒、重组蛋白抗原因免疫原性通常较弱，因此常使用佐剂来增强和调节抗原的免疫原性，而不增加副反应[1]。当佐剂先于免疫原或与免疫原混合注入机体后，能诱发机体产生长期、高效的特异性免疫反应，提高机体保护能力，同时又能减少免疫原的用量。

图1：佐剂捕获、吸附或聚集抗原，使抗原在注射部位持续释放[1]。

佐剂的发展历史

佐剂的概念是在20世纪初提出的，当时传统疫苗无法对纯化的白喉和破伤风类毒素产生有效的免疫反应。在一次马接种白喉毒素的实验中，接种部位形成了脓肿，此处的特异性抗体滴度较高，随后发现脓肿是注射了不相关的物质导致免疫反应增强而产生。1926年Glenny等人证明白喉毒素疫苗中具有佐剂活性的物质是铝化合物。此后几十年间，不溶性铝盐一直是疫苗许可产品中唯一的佐剂，如乙肝、白喉、破伤风和百日咳疫苗或人乳头瘤病毒疫苗。

图2：人用佐剂发展历程图（不同佐剂以不同颜色的粗箭头区分）

佐剂的免疫机制

佐剂已知的作用机制主要有两种，一种是通过促进免疫原的摄取和处理，使其更容易被免疫细胞所识别和激活，另一种则是通过刺激免疫细胞的活性，如增强抗原递呈细胞（APC）的活性和促进淋巴细胞的增殖和分化，从而增强免疫反应的强度和持久性。

图3：佐剂的免疫机制模式[2]

免疫原-佐剂复合物作为病原相关分子模式（PAMPs）激活模式识别受体（PRR），引起先天免疫细胞的激活，产生细胞因子和趋化因子,从而招募免疫细胞到注射部位。

佐剂根据作用机制分类

佐剂可以根据不同的标准进行分类，如其物理化学性质、来源和作用机制等。其中，最常用的分类系统是根据其作用机制将其分为两大类。

①抗原递送类佐剂：

针对免疫原性弱、稳定性差、细胞微环境中易降解等问题，抗原递送类佐剂可以作为一种可行的解决方案。抗原递送载体可以控制抗原在免疫系统中的时空呈现，从而促进疫苗的持续释放和靶向性，低剂量的弱免疫原也可以有效地刺激免疫。这类佐剂包括脂质体、免疫刺激复合物（ISCOM)、纳米颗粒、微球等。

②免疫调节类佐剂：

免疫刺激剂或免疫增强剂，主要通过受体介导的信号通路来调节免疫反应，如单磷酸脂质( MPL)、聚肌胞苷酸、QS21、CpG寡核苷酸、细胞因子等；

表1: 根据作用机制分类 [3]

佐剂根据化学性质分类

1. 无机盐类-锰盐佐剂

MnJ(β)胶体锰佐剂是一种锰元素含量为5 mg/mL的锰纳米颗粒水性佐剂。其核心原理是Mn2+ 激活cGAS-STING 信号通路1-3，高效迅速地诱导树突状细胞成熟并提呈抗原，进而诱导适应性免疫应答并产生免疫记忆。相比于铝佐剂，锰佐剂具有更高的生物安全性和相容性，以及更好的免疫活化功能。锰佐剂可以用于抗体制备、疫苗研发和肿瘤治疗。

2. 乳剂型佐剂

这类佐剂中最广为熟知的是弗氏佐剂(FA)。弗氏佐剂分为不完全弗氏佐剂(IFA)和完全弗氏佐剂(CFA)两种。不完全弗氏佐剂（IFA）是油剂（石蜡油或植物油）与乳化剂（羊毛脂或吐温80）相混合而成，再与抗原混合，即成油包水乳剂，可用于免疫注射。在IFA中加入灭活的分枝杆菌，即成为CFA。CFA的免疫强度大于IFA。弗氏佐剂主要用于动物免疫，不适宜于人类使用。而且动物多次注射后也常会发生佐剂病。

3. 水溶性佐剂-皂苷

从皂角苷混合物QuilA中分离出的QS-21，是一种免疫刺激型皂甙，可作为有效的疫苗佐剂。QS-21 通过作用于抗原呈递细胞 (APC) 和 T 细胞，刺激 Th2 体液和 Th1 细胞介导的免疫反应。QS-21 可以激活 NLRP3 炎性小体，释放 caspase-1 依赖性细胞因子 IL-1β 和 IL-18。现已被作为佐剂广泛应用于多种疫苗的临床试验中，其中包括针对肿瘤、HIV、疟疾以及阿尔兹海默症等多种疾病[4]。

4. 微粒系统抗原呈递佐剂

主要包括脂质体、免疫刺激复合物、微粒以及纳米粒子等。以脂质体球形结构为列说明，免疫原可以被包裹在球形的内部，也可以插入在磷脂双分子层上。由于磷脂、胆固醇都是生物体内存在的内源性物质，与组织相容性好，故基本不存在免疫原性。

图4:脂质体与细胞作用示意图

5. 靶向于模式识别受体的佐剂-CpG

CpG 寡核苷酸 (CpG ODN) 作为一种新型免疫增强剂，是人工合成的以未甲基化CG二核苷酸为核心的寡聚核苷酸序列。与天然 CpG 模式识别受体有相似的免疫反应，能显著促进机体的特异性及非特异性免疫应答，是一种高效的 Thl 型佐剂。作为 TLR9 受体激动剂的 CpG ODN，可以通过与 TLR9 受体结合来激活 TLR9 受体，从而增强对特定抗原的体液免疫和细胞免疫反应。但 CpG-ODN 在体内不稳定且有诱发疾病的风险。

6. 免疫调节类-细胞因子

细胞因子也是目前应用较广的一类分子佐剂。其中研究比较广泛的有IFN、Interleukin、TNF)、 GM-CSF、趋化因子等。细胞因子能够增强自然杀伤细胞的免疫调节功能, 促进T淋巴细胞的分化, 对机体的免疫应答起着广泛上调的作用, 同时可以保护机体避免细菌、病毒和寄生虫的侵袭, 是一类有效的免疫增强剂[5]。

常用佐剂总结

小结

抗体靶点为重组蛋白类的抗原因免疫原性通常较弱，因此需要使用佐剂来增强抗原的免疫原性，增强动物免疫系统的免疫反应，从而产生更多的抗体。虽然新型佐剂众多，但是由于生产成本高等因素限制，目前常用于动物免疫的佐剂选择较少，主要是乳剂型佐剂和无机盐佐剂。尝试不同的递送系统也是增强抗原的免疫原性促进抗体产生的优化方向，后期内容小编将为大家介绍增强抗原免疫的递送方式。

参考文献： [1] Bastola R, Noh G, Keum T, et al. Vaccine adjuvants: smart components to boost the immune system.

[2] Sanicas, Melvin & Rambe, Dirga & Giudice, Giuseppe & Rossi, Stefania. (2015). Safety and Mechanism of Action of Licensed Vaccine Adjuvants. International Current Pharmaceutical Journal. 4. 420-431. 10.3329/icpj.v4i8.24024.

[3] Facciolà, A, et al. An Overview of Vaccine Adjuvants: Current Evidence and FuturePerspectives. Vaccines 2022, 10, 819.https://doi.org/10.3390/vaccines10050819

[4] Marty-Roix R, et al. Identification of QS-21 as an Inflammasome-activating Molecular Component of Saponin Adjuvants. J Biol Chem. 2016;291(3):1123-1136.

[5] Ma XL, Kadir Z, Li JY, et al. The effects of GM-CSF and IL-5 as molecular adjuvants on immune responses and contraception induced by mZP3 DNA vaccination. Am J Reprod Immunol, 2012, 68(6): 476-485. DOI:10.1111/aji.12007.

[6] Pulendran B, S Arunachalam P, O'Hagan DT. Emerging concepts in the science of vaccine adjuvants.

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