Nature发文！打通抗原提呈“最后一公里”，复旦团队合作研发双功能疫苗佐剂技术

摘要：在传统的以外源蛋白作为免疫原的疫苗中，进入人体的抗原经抗原提呈细胞吞噬后，需要先逃出溶酶体，进入细胞质，然后被转运至内质网进行加工处理，进而经MHC-I分子展示在细胞表面提醒免疫系统。

转自：上观新闻

当前，抗原交叉提呈增强策略主要聚焦于组织和细胞层面的递送，而对于亚细胞层面的精准靶向和调控极少研究。

在传统的以外源蛋白作为免疫原的疫苗中，进入人体的抗原经抗原提呈细胞吞噬后，需要先逃出溶酶体，进入细胞质，然后被转运至内质网进行加工处理，进而经MHC-I分子展示在细胞表面提醒免疫系统。

在上述过程中，有多少抗原可以顺利到达内质网？到达内质网的抗原蛋白数量是否是抗原交叉提呈的限速步骤？这些问题目前尚不清晰。开发一种低免疫原性的高效内质网靶向分子，以精准调控抗原在细胞质中的递送路径，进而提升抗原交叉提呈效率，成为当前研究领域的需求和热点之一。

北京时间2025年3月27日0点，复旦大学基础医学院陆路、姜世勃团队联合中山大学附属第一医院王骥研究员团队、辽宁大学生命科学院曾颖玥副教授团队，在《自然》（Nature）杂志以Article形式在线发表了题为"STING agonist-based ER targeting molecules boost antigen cross-presentation"的研究论文。

该研究开发了基于干扰素基因刺激蛋白（STING）激动剂的高亲和力内质网靶向分子（SABER），它能有效地将抗原在细胞内部递送至内质网，并通过折叠、重塑内质网膜使其聚集，形成包含膜相关蛋白酶体、STING相关抗原和抗原转运体的“微反应器”。此外，作者还通过肿瘤疫苗和传染病疫苗两种模型，证明了针对抗原交叉提呈细胞内从细胞质到内质网的“最后一公里”的精确靶向可以大幅提升疫苗免疫效果。

为抗原递送修建“缆车”

在传染病疫苗和癌症免疫治疗研发中，诱导强大的CD8+ T细胞免疫应答是关键目标之一。蛋白类疫苗中的免疫原主要依靠MHC-I类分子进行抗原交叉提呈，从而有效诱发CD8+T细胞免疫应答。上述过程主要在树突状细胞（DC）的内质网上发生。然而，抗原交叉提呈的效率低下一直是限制疫苗效果的瓶颈之一。目前大量研究主要集中于组织和细胞层面的靶向递送，而细胞内部的亚细胞层面的抗原靶向递送主要局限于促进抗原从溶酶体逃逸。如何有效地将细胞质中的抗原递送至交叉提呈的主要场所——内质网，一直是该领域内关注的科学难题之一。

该成果是团队2020年合作发表于《科学》（Science）主刊的研究成果的延续，当时的研究主要研发了基于仿生纳米颗粒的新型免疫增强佐剂技术，为研制广谱抗流感病毒的通用疫苗提供了新思路。打个通俗的比方，提升疫苗免疫效果好比人爬山登顶的过程，2020年的成果聚焦于把人送达山脚下（从呼吸道递送到肺泡上皮细胞），而此次的研究成果则进一步提供助力，修建了一条通达山顶的“缆车”，在细胞内部的亚细胞层面完成抗原靶向递送（在细胞质中高效送达内质网），打通登山的“最后一公里”。

在两种模型中完成验证

打通“最后一公里”的难度不亚于先前送达山脚下的过程，近年来，合作团队从天然免疫分子STING蛋白切入，改造了靶向STING蛋白的小分子激动剂，合成了一系列高亲和力的内质网靶向分子SABER。该分子的设计可以实现双重功能：一是通过偶联表位多肽，将抗原靶向内质网，形成局部高浓度的抗原以及抗原提呈关键酶富集区，促进交叉提呈；二是SABER仍保留了STING激动剂的功能，可显著激活先天免疫系统，发挥佐剂效应。利用该技术，团队先后评估了疫苗佐剂在抗肿瘤免疫和抗极易变异的病毒（如冠状病毒）感染中的作用。

为了评估SABER疫苗设计增强的CD8+T细胞应答在抗肿瘤免疫中的作用，作者从一系列对ABM5-OVA（羧基端偶联卵清蛋白（OVA）多肽的一种SABER分子）二次免疫后14天的小鼠进行表达OVA的黑色素瘤B16F10（B16-OVA）接种。结果表明，ABM5-OVA 疫苗接种显著抑制小鼠肿瘤生长，并且使所有小鼠免于死亡。接种对照佐剂疫苗diABZI+ OVA只能适度减缓肿瘤生长，并且约90%的小鼠在5周内死亡。除了疫苗的预防作用外，ABM5-OVA还可以在上述肿瘤模型中作为治疗性疫苗使用。相比于对照佐剂疫苗，它能够长时间（7周）抑制肿瘤生长。此外，研究团队还在表达OVA的恶性T细胞淋巴瘤E.G7-OVA上证明了该疫苗设计策略的有效性。

SABER偶联的抗原激发了强大的抗肿瘤免疫应答

为了进一步验证SABER偶联真正的肿瘤抗原对CD8+T细胞应答激活和抗肿瘤免疫的有效性，研究团队将ABM5与来自突变的ADP依赖性葡萄糖激酶（Adpgk，一种肿瘤新生抗原）中的一段多肽连接并封装至脂质纳米颗粒（LNP）中，制备疫苗进行小鼠免疫。结果表明，ABM5-Adpgk可诱导针对上述肿瘤新生抗原的强效且特异性CD8+T细胞应答，并且其应答水平比接受模拟疫苗和diABZI与Adpgk混合疫苗免疫的小鼠分别高出150倍和7倍。并且，免疫三针ABM5-Adpgk可以实现MC38结直肠癌小鼠持续90天无瘤生存。

除了肿瘤疫苗之外，研发能够诱导有效的CD8+T细胞应答的疫苗对于保护人类免于极易变异的病毒（如冠状病毒）感染也有重要意义。为了实现这一目标，研究团队以SARS-CoV-2为模型开展了研究。首先将ABM5与病毒N蛋白中的保守T细胞表位（第130-149为氨基酸）连接，并使用LNP包裹免疫小鼠。结果表明，ABM5-SNT能够诱导强大的抗原特异性T细胞免疫应答。随后，为了进一步验证该疫苗诱导的CD8+T细胞应答在预防病毒感染中的功能，研究团队对人ACE2转基因小鼠进行免疫，并用病毒亚变体BA.5.2进行攻毒。结果表明，相比于对照组，ABM5-SNT诱导的免疫反应将小鼠肺脏和大脑的病毒滴度载量显著降低了100倍。随后SABER在抗体诱导方面的效果评估表明ABM5-SNT在初次免疫和加强免疫中都能有效增强抗体反应，其佐剂效果与Poly IC和ISCOMs相当，甚至更优。

为了评估ABM5-SNT作为亚单位疫苗佐剂的应用潜力，研究团队使用Delta变异株的RBD与抗体Fc融合蛋白（RBD-Fc）与ABM5-SNT进行混合免疫。结果表明，单独使用RBD-Fc进行免疫接种，即使在免疫两针后也几乎不会诱导针对野生型RBD的抗原特异性IgG。然而，将RBD-Fc与ABM5-SNT联合使用后，免疫一针足以诱导高滴度的针对野生型病毒RBD的特异性IgG。同时，加入ABM5-SNT佐剂可将Delta变异株的RBD-Fc所激发的对野生型病毒的交叉中和抗体滴度提高10倍以上。在后续出现的Omicron BA.1和BA.5亚变体上，这一趋势仍然保留。

SABER可增强抗肿瘤和抗病毒免疫应答

SABER具有促进“自带”T细胞表位的高效提呈和保留了激发“外带”亚单位疫苗佐剂效应的双功能

有望为癌症和传染病防治

带来新策略

据介绍，该研究成果将为个性化肿瘤疫苗和广谱抗病毒疫苗的研发提供了新的方向和基础。其高效的内质网精准靶向能力提升了抗原交叉提呈效果，在抗病毒多肽疫苗研究中，仅需针对单一保守表位的CD8+ T细胞免疫反应，就可将病毒感染后的病毒载量降低100倍。并且，该技术不但能够提升CD8+ T 细胞免疫反应，而且兼具增强体液免疫反应的佐剂效应，该佐剂效应与现有主要佐剂相当甚至更高。因此，有望在未来的临床应用中发挥重要作用，为癌症和传染病的防治带来新策略。

中山大学附属第一医院王骥研究员、复旦大学基础医学院陆路研究员、辽宁大学生命科学院曾颖玥副教授为本文的共同通信作者，王夏峰副研究员、黄章屏博士、邢立晓博士后、尚丽茹助理研究员、蒋娟博士后为该论文的共同第一作者。

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来源

医学宣传部

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邢立晓张欣驰

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徐天乐

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邱洁心