Cell | 瞄准CD4 T细胞：新型结核疫苗超越卡介苗

摘要：结核病（TB）是全球传染病致死的主要原因之一，而卡介苗（BCG）仍是目前临床唯一的结核病疫苗。BCG对儿童结核病具有较高的保护效力，但在青少年和成人中的效果显著下降，且重复接种无效。因此，开发新一代结核病疫苗是全球卫生领域的优先事项。结核病疫苗开发的一个核

撰文丨易

结核病（TB）是全球传染病致死的主要原因之一，而卡介苗（BCG）仍是目前临床唯一的结核病疫苗。BCG对儿童结核病具有较高的保护效力，但在青少年和成人中的效果显著下降，且重复接种无效。因此，开发新一代结核病疫苗是全球卫生领域的优先事项。结核病疫苗开发的一个核心挑战是如何从结核分枝杆菌（ M. tuberculosis ）庞大的抗原库（约4,000个开放阅读框）中系统性筛选出具有保护效力的抗原。以往的研究策略包括筛选分泌蛋白（如ESAT-6、Ag85B）、慢性感染期表达的蛋白、CD8 T细胞识别的抗原或与BCG无交叉的抗原，但缺乏基于人体免疫应答的系统性筛选。

近日，美国哈佛医学院贝斯以色列迪康医学中心Dan H. Barouch在Cell期刊发表题为Mining the CD4 antigen repertoire for next generation tuberculosis vaccines的研究论文，鉴于 CD4 T细胞是控制结核感染的关键适应性免疫应答细胞，尤其在潜伏感染（LTB）个体中起核心作用。本研究通过系统性筛选发现了多个新型结核病CD4 T细胞保护性抗原，并基于此开发出一种三价mRNA-LNP疫苗，该疫苗在小鼠模型中不仅表现出超越BCG的保护效力，还能在结核病暴露人群中引发高比例的免疫应答。

首先利用DNA疫苗平台对42种结核抗原（包括36种在LTB个体中被CD4 T细胞识别的抗原和6种已进入临床开发的抗原）进行系统性体内筛选。实验采用了 CB6F1小鼠（BALB/c与C57BL/6的F1代），通过肌肉注射免疫并在第6周进行100 CFU的H37Rv气溶胶攻击，第10周测量肺细菌负荷的减少倍数以评估保护效力。成功鉴定出8种具有高度保护效力的结核病抗原（Rv1387、Rv1886c、Rv0287、Rv3804c、Rv0280、Rv3020c、Rv1788和Rv0256c），其中多数抗原此前未被纳入临床开发议程。这些抗原在DNA疫苗平台中表现出显著的异质性保护效果，最高可减少肺细菌负荷4.1倍，且其保护效力显著优于当前处于临床开发阶段的抗原组合（ p = 0.0024）。深入的免疫应答分析表明，所有保护性抗原均能诱导强劲的CD4 Th1细胞应答，表现为IFN-γ、TNF和IL-2的多功能性分泌，且部分抗原（如Rv1387 、 Rv1886c 、Rv3804c、Rv0280 和 Rv0256c ）还能激活CD8 T细胞应答。值得注意的是，某些抗原尽管具有强免疫原性，却未能提供显著保护，印证了免疫原性并非保护效力的充分条件，凸显了以保护效力为筛选标准的重要性。

进一步的系统发育分析揭示这些抗原可划分为四个进化聚类（PPE家族、Esx家族、PE家族和Ag85家族），同一聚类内的抗原存在显著的CD4 T细胞表位交叉反应性。通过肽池刺激实验和表位作图研究，作者发现每个聚类内的抗原共享重叠的CD4识别表位，例如PPE家族抗原Rv1387、Rv0280和Rv0256c在多个亚池中均能引发交叉反应，而Esx和PE家族抗原则集中在两个主要区域被CD4 T细胞识别。这种表位保守性为多价疫苗的设计提供了理论基础。

此外，采用mRNA-LNP平台后，疫苗的免疫原性和保护效果得到进一步强化。单抗原mRNA-LNP疫苗不仅诱导了更高水平的多功能 CD4 T细胞应答（尤其是IL-2分泌显著增加），还将肺细菌负荷减少幅度提升至4.2–7.2倍，显著优于DNA疫苗平台。多价组合疫苗（三价或四价）在保持总mRNA剂量不变的条件下，展现出协同保护效果，细菌负荷减少高达8.2–10.0倍，且保护效果在免疫后3个月仍维持稳定。在低剂量感染模型（1–3 CFU）中，三价mRNA-LNP疫苗与BCG共接种不仅进一步降低了感染率（从40%降至26%）和双侧肺播散率（从13%降至0%），还使得肺细菌负荷下降超过25,000倍，显著优于单独BCG接种。免疫相关性分析表明，抗原特异性CD4 T细胞应答（尤其是IFN-γ和TNF的分泌水平）与保护效果呈强负相关，进一步验证了CD4 T细胞在疫苗保护中的核心作用。

最后，在人类潜伏感染队列中，三价疫苗抗原（Rv1387、Rv0287和Rv1788）展现出高比例的细胞免疫识别率（84%），且多抗原同时应答率（68%）显著高于临床候选疫苗M72/AS01 E 所含抗原（24%）。这一结果不仅证实了这些抗原在人体免疫系统中的重要性，也为后续临床开发提供了强有力的流行病学依据。

综上所述，本研究通过整合基因组学、免疫学和疫苗技术，开发了由PPE20（Rv1387）、EsxG（Rv0287）和PE18（Rv1788）组成的三价mRNA疫苗，在多种小鼠模型中可增强并超越BCG的保护效果。并在84%的结核分枝杆菌暴露人群中发现对这些抗原的细胞免疫应答。本研究深化了大家对结核疫苗免疫学的理解，并为临床开发确立了新的疫苗概念。

制版人：十一

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