疫苗与免疫佐剂

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1、疫苗免疫佐剂Vaccine adjuvant Vaccine adjuvant 自从1925 年法国免疫学家Ranmon 发现在疫苗中加入某些与之无关的物质可以特异性地增强机体的免疫反应以来, 至今免疫佐剂的发展已近80年。n特点:n佐剂本身可以有抗原性；n也可以不具备抗原性。 Vaccine adjuvant n一、佐剂（一、佐剂（AdjuvantAdjuvant）：）：n能非特异性地增强机体对抗原的特异能非特异性地增强机体对抗原的特异 性免疫应答，发挥性免疫应答，发挥n辅佐作用的物质。辅佐作用的物质。n佐剂作用：佐剂作用：n 使抗原缓慢释放使抗原缓慢释放n 延长抗原在体内停留时间延长抗原在

2、体内停留时间n 扩大抗原的表面积扩大抗原的表面积n 促进局部的炎症反应促进局部的炎症反应n 增强吞噬细胞的吞噬与抗原提呈增强吞噬细胞的吞噬与抗原提呈 vaccine adjuvant n二、佐剂的类型：二、佐剂的类型：n油水乳剂：矿物油、乳化剂油水乳剂：矿物油、乳化剂n微生物及代谢产物：脂多糖、分支杆菌、霍乱毒素等微生物及代谢产物：脂多糖、分支杆菌、霍乱毒素等n细胞因子：白介素、干扰素等细胞因子：白介素、干扰素等n脂质体：胆固醇类脂质体：胆固醇类n蜂胶：蜂蜜蜂胶：蜂蜜n人工合成：胞壁酰二肽人工合成：胞壁酰二肽 vaccine adjuvant n1.1.具备免疫原性的佐剂：如卡介苗、枯草分枝杆

3、菌、短小具备免疫原性的佐剂：如卡介苗、枯草分枝杆菌、短小n棒状杆菌、百日咳杆菌、脂多糖、细胞因子等。棒状杆菌、百日咳杆菌、脂多糖、细胞因子等。n2.2.不具备免疫原性的佐剂：如氢氧化铝佐剂、磷酸铝、磷不具备免疫原性的佐剂：如氢氧化铝佐剂、磷酸铝、磷n酸钙、石蜡油、羊毛脂、表面活性剂、藻酸钙、多聚核苷酸钙、石蜡油、羊毛脂、表面活性剂、藻酸钙、多聚核苷n酸、胞壁肽等。酸、胞壁肽等。 vaccine adjuvant n应用最多的是福氏佐剂、细胞因子佐剂。 n（1）福氏佐剂：n完全福氏佐剂（石蜡油+羊毛脂+卡介苗）、n不完全福氏佐剂（石蜡油+羊毛脂）两种。n（2）细胞因子佐剂：细胞因子佐剂与抗原合用

4、，可有效激发机体的免疫功能。IL-2、IL-1、IFN、IL-12、GM-CSF。n经典的铝盐佐剂，在提高抗体水平和安全方面已获得长期的实践证实。人类疫苗基本采用此佐剂。 vaccine adjuvant n三、新型佐剂三、新型佐剂n油/水乳剂型；n颗粒型；n微生物衍生物型佐剂。 vaccine adjuvant n油油/ /水乳剂型佐剂：水乳剂型佐剂：nMF59、AS02、Montani2de ISA251 和ISA2720，是一类油n包水或水包油型乳化剂。nMF59是在高压条件下将鲨烯与Tween 80和Span 85混合后n进行微流化进而形成均一的小滴状乳液。nAS02 是一种含有单磷脂

5、A (MPL)和皂角苷(QS221)的油包n水乳剂,能诱导强烈的抗体应答并伴有Th1 型和CTL 反n应。 Vaccine adjuvant n颗粒型佐剂：n将抗原输送系统与疫苗抗原复配或融合后形成颗粒状物质，显微镜下呈颗粒状。铝盐氢氧化铝、磷酸铝等的不溶性胶状沉淀, 颗粒大小100-1000nm, 免疫原通过静电与胶结合。n安全性佳, 靶向良好, 贮存作用中等, 诱导强Th2应答, 常见强IgE应答, 但诱导CTL和CM1作用很弱。价廉, 易制备。 Vaccine adjuvant n新型颗粒型佐剂种类：n病毒颗粒( virosome ) n聚乙交酯( PLG) 微粒n免疫刺激复合体( im

6、mune responsestimulatincomp ISCOMs)n脂质DC-Chol Vaccine adjuvant n病毒颗粒：是一种具有免疫增强作用的重构病毒样颗粒,是由病毒表面糖蛋白与磷脂嵌合形成的150nm脂蛋白体。n聚乙交酯( PLG) 微粒：生物可降解和生物相容性的PLG是研究颗粒佐剂的主要材料,既可包裹抗原蛋白实现蛋白疫苗的投递,有效控制抗原的释放,也可作为DNA 疫苗的有效佐剂。nISCOMs微粒: 皂苷、胆固醇和磷脂组成的复合物,形成直径约40nm球型结构,结构内的皂苷与胆固醇结合而不与细胞膜表面结合。已用于兽用疫苗。n脂质-胆固醇（DC-Chol）：胆固醇和磷脂组成

7、的单层或多层脂双层膜囊结构，亲脂及两性分子与膜结合亲水分子包在膜内,脂质体将可溶性抗原转变成颗粒性抗原, 其粒径大小、电荷和抗原结合能力可随不同组份比例而变化。 Vaccine adjuvant n非颗粒性佐剂n胞壁酞二肽及衍生物(MDP)：n分枝杆菌肽聚糖中具佐剂活性的部分， MDP为致热原, 与其人工合成而无毒性的衍生物都可诱导IL-1。亲水性衍生物倾向刺激Th2, 而亲脂性衍生物倾向刺激Th1。 Vaccine adjuvant n非离子阻断共聚物：n由疏水的聚氧丙烯和聚氧乙烯侧向联接而成, 后者占5%-20%，分子量2500-12500。用作添加剂加入w/o或o/w的油相中能促进双性分

8、子提呈, 也有免疫调节作用, 但不能生物降解而致注射局部反应。 Vaccine adjuvant n皂昔系：n从皂树Quillaja saponaria：树皮提取的三菇类混合物, Quilla A和spikoside为其部分纯化物, 为精制物。皂昔能诱导对某些蛋白强和应答、中等应答, 可能是由于生成了蛋白一皂昔混合小体的结果。n Quilla A已广泛用作兽用佐剂并提议用于人体, 它价廉、安全、配制简单。n细胞因子一般为分子量约20KDa。 Vaccine adjuvant n碳水化合物聚合体：n甘露醇、b-3葡萄糖聚合物, 与免疫原混合或结合可用作人疫苗佐剂刺激DC, 诱导Th1应答。n多糖

9、衍生物系：n高分子量硫酸葡聚糖或二乙氨乙基(DEAE)葡聚糖, 已用于兽用疫苗。 Vaccine adjuvant 霍乱毒素及其亚单位：n大肠杆菌不耐热毒素及其亚单位,n在动物实验中显示粘膜佐剂活性。它们可能是通过GM1神经节苷脂受体靶向作用和刺激内源性腺昔酸环化酶活性而起佐剂作用。 Vaccine adjuvant n微生物衍生物型佐剂：n微生物的核酸类,CpG 寡脱氧核苷酸(CpG2ODN)佐剂 ,n非核酸类佐剂单磷脂A (MPL) 、OM2174、不耐热肠毒素n(LT)及其突变体等。 n1.CpG- ODN 1.CpG- ODN 佐剂佐剂nCpG- ODN CpG- ODN 是指一些以非

10、甲基化的是指一些以非甲基化的CpGCpGn序列序列(CpG motif)(CpG motif)为核心的人工合成寡聚脱氧核苷酸为核心的人工合成寡聚脱氧核苷酸(oligodeoxynucleotides, ODN)(oligodeoxynucleotides, ODN)。n源于细菌源于细菌DNA DNA 和特定序列反义寡核苷酸和特定序列反义寡核苷酸(ODN)(ODN)的免疫刺激的免疫刺激作用。含有特定未甲基化的胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸作用。含有特定未甲基化的胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸(CpG)(CpG)序列。序列。n未甲基化核苷酸细菌未甲基化核苷酸细菌DNADNA序列是序列是DNA DNA 具有免疫学活性关

11、键具有免疫学活性关键, , 能给免疫系统提供一种危险信号能给免疫系统提供一种危险信号, , 易被机体免疫系统的细易被机体免疫系统的细胞识别。免疫系统通过对这些特定序列的识别胞识别。免疫系统通过对这些特定序列的识别, , 来诱发针来诱发针对外源性对外源性DNADNA的免疫应答。的免疫应答。 Vaccine adjuvant nCpG- ODN ：n含有GTCGTT 模体的CpG 寡核苷酸, 对人淋巴细胞具有良好的刺激活性。n能直接激活单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞等抗原提呈细胞, 引起这些细胞分泌IL- 12、TNF- 等Th1 型为主的细胞因子, 并刺激MHC- I 与MHC- II 类抗原表

12、达增加。nIL- 12 协同下激活NK 细胞, 激活的NK 细胞杀伤活性增强, 并分泌IFN- , IFN- 。n激活B 细胞增殖分化分泌IL- 6、IL- 10 等细胞因子和表达MHC II、B71、B7- 2 等表面分子, 阻止B 细胞的凋亡。n是一个新的不依赖于T 细胞的激活途径。 Vaccine adjuvant n2.、MPL和OM2174均属于细菌脂多糖成分,nMPL：来源于明尼苏达沙门菌的脂多糖,含有6个脂肪酸;nOM2174：是一种经化学方法减毒的脂质A衍生物,仅保留了3个脂类分子,且纯度高,可溶于水, 4下能稳定保存5年。nLT：来自于大肠杆菌属于细菌肠毒素,具有较强的粘膜佐

13、剂活性。 1984 年Tokunaga 最先发现结核分支杆菌的核酸具有抑制肿瘤的功能。 之后的许多研究表明，很多细菌、病毒、非脊椎动物的DNA 均有激活NK 细胞和诱导干扰素分泌的生物学活性。 1 .Tokunaga T, Yamamoto H, Shimada, et al. Antitumor activity ofndeoxyribonucleic acid fraction from Mycobacterium bovis BCG. I.nIsolation, physicochemical characterization and antitumor activity. J Natl

14、 Cancer Inst, 1984, 72 (4): 955-962. Yamamoto 等发现，具有这一功能的DNA 多以CpG为核心，属短非表达特异重复序列。通过不同基因的克隆和人工合成单链寡核苷酸等方法证明具有免疫激活作用的寡核苷酸特异序列是：AGCGCT、nAACGTT 等。n 这些序列均有CpG 基序，其中的CpG特征结构以未甲基化的CpG 二核苷为核心，5 端两个嘌呤，3 端两个嘧啶，即5- PuPu-CpG-PyPy -3序列2、Yamamoto S, Yamamoto T, Tokunaga T, et al. DNA from bacteria，butnot from ve

15、rtebtates, induces interferons, activitys natural killer cellsand inhibits tumor growth J. Microbiol Immunol, 1992, 36 (9):983-9973、司兴奎, 陈建红, 张济培, 等CpG 寡脱氧核苷酸的免疫刺激特性 及应用研究进展动物医学进展, 2008, 29（7）：71-75CpG-DNA 可诱导强烈的Th1 型免疫应答，增加细胞的T 淋巴细胞（CTL）的活性，是一种强有力的DNA 疫苗免疫佐剂n大肠杆菌JM109细菌基因组DNA：CpG-DNA小鼠和人中有良好刺激作用的最适

16、序列ODN-1826(GACGTT)和ODN-2006(GTCGTT)；n在大西洋鲑中有刺激活性的ODN-1670(AACGTT)；n对于具有免疫刺激活性：nCpG-DNA 序列ODN-1670（5-AACGTT -3） CpG 1670（含有一个ODN-1670）， 5-ACC GAT AACnGTT GCC GGT GAC G-3， 1670-D（含有两个ODN-1670）序列分别为：5-ACC GAT AAC GTTnGCC AAC GTT GGT-3 Vaccine adjuvant n新型佐剂的免疫途径与方式新型佐剂的免疫途径与方式n传统疫苗佐剂的投递主要是注射途径,类型单一。n新型

17、疫苗佐剂：n投递途径多样,组成形式各异,佐剂活性更强,免疫重点突出等特点。n注射途径型佐剂、粘膜途径型佐剂，两者兼备型佐剂。 Vaccine adjuvant n油/水乳剂型佐剂：n以注射投递途径为主,包括MF59、QS21、AS02n以及Montanide等水包油或油包水型佐剂,这类佐剂通过肌肉或皮下注射接种来增强疫苗抗原的免疫原性,诱导特异的抗体反应,激发Th1型细胞因子( IFN2、IL-2等)产生较强的CTL反应,形成短暂性剧痛,引起局部强烈的炎症反应。n内源性细胞因子：如IL-2、IL-12、GM-CSF等, 主要通过注射途径进行接种,所引发的免疫应答类型与油/水乳剂型佐剂相似。 V

18、accine adjuvant n单纯的粘膜途径型佐剂：nLT和LT突变体为主,诱导以粘膜免疫为主的应答反应,分泌特异性sIgA,也可产生系统性免疫应答,虽然强度较注射途径弱。具有投递简便,无创伤等显著优点。n单一的注射途径或粘膜途径型佐剂在疫苗设计与使用上存在一定局限性。n具备两种投递功能的新型疫苗佐剂，不同的免疫途径下,既可诱导出系统免疫应答,也可产生粘膜免疫效果,既有体液免疫也有细胞免疫,达到免疫预防和免疫治疗的目的。 Vaccine adjuvant n新型佐剂的灵长类动物的临床前试验新型佐剂的灵长类动物的临床前试验n乳剂型佐剂(QS221、AS02、ISA251等) 、内源性免疫调节

19、剂( IL-12、DC)以及微生物衍生物型佐剂(LT)已进入期临床试验;n微粒型佐剂( PLG、ISCOMs、DC-chol等)和多数微生物衍生物型佐剂(OM-174、CpG-ODN等)正处于期临床试验阶段；nMPL已开始期临床试验研究。 Vaccine adjuvant nMontanide ISA 佐剂：油包水或水包油乳剂nISA51和ISA720,已有超过4 000人接种过以此为佐剂的各种疫苗抗原来进行临床试验。n佐剂常用于肿瘤疫苗和H IV疫苗的研究,可诱导强烈的抗体应答和细胞免疫,但仍有个别试验者在接种ISA720后出现较强的局部副反应,反应出现频率具有抗原或剂量依赖性。 Vacci

20、ne adjuvant nDC-Chol新型脂质免疫刺激剂n用于幽门螺杆菌(H. pylori)和H IV疫苗的期临床试验。n结合H. pylori尿素酶抗原免疫健康人群；n结合H IV tat抗原对接受过抗逆转录病毒治疗的H IV感染阳性志愿者进行免疫,结果表明DC-Chol可激发机体产生特异性免疫应答,应答水平高于单独抗原免疫组。 Vaccine adjuvant n酪氨酸MPL 和L-酪氨酸n一种替代性佐剂,可激发机体产生Th1 型免疫应答和高水平特异性IgG。可有效地诱导机体快速脱敏,n舌下途径投递L-酪氨酸-MPL 结合也可获得有效的脱敏效果。 Vaccine adjuvant nC

21、pG-ODN佐剂n以CpG-ODN为佐剂进行乙肝疫苗的I期临床试验中, CpG可迅速刺激机体产生高滴度特异性抗体,而无CpG佐剂n的对照组却未见高水平抗体产生。nCpG佐剂可通过细胞表面TLR受体来发挥佐剂效应,同时可与其他作用机制的佐剂发挥协同效应。 Vaccine adjuvant nAS02 AS02 佐剂：佐剂：n含有含有MPL MPL 和和QS221QS221的乳剂的乳剂, , 佐剂已在结核病、乙肝、癌症、佐剂已在结核病、乙肝、癌症、疟疾和疟疾和H H nIV IV 疫苗中进行了临床试验。疫苗中进行了临床试验。n主要的副反应包括全身寒战、肌痛、头痛和局部疼痛。主要的副反应包括全身寒战

22、、肌痛、头痛和局部疼痛。n疟疾疟疾RTS. SRTS. S抗原与抗原与AS02AS02佐剂结合，疟疾疫苗，佐剂结合，疟疾疫苗，/期临期临床试验中床试验中, ,采用对采用对1 11111岁儿童进行免疫接种岁儿童进行免疫接种, ,产生良好的产生良好的持续性的抗体应答。持续性的抗体应答。n副反应：轻微疼痛、呕吐等副反应：轻微疼痛、呕吐等, ,具有剂量依赖性具有剂量依赖性, ,发生频率也发生频率也可接受。可接受。n正在进行正在进行bb期临床试验。期临床试验。 Vaccine adjuvant n佐剂临床试验中存在的问题佐剂临床试验中存在的问题关于疫苗中氢氧化铝佐剂研究进展的警示 近来动物模型和人体研究

23、表明氢氧化铝佐剂具有造成自身免疫和自身免疫性疾病的能力，氢氧化铝本身具有免疫原性。 氢氧化铝佐剂增强抗原的局部免疫反应，使T辅助细胞和肥大细胞的趋化因子等细胞因子释放。接种疫苗后尿酸等相关分子被释放，高浓度的尿酸可形成尿酸钠晶体，并被细胞吞噬和溶酶体分解。这将导致组织蛋白酶B的释放，可以直接或间接激活细胞内NALP3炎性系统和caspase- 1。这样，氢氧化铝佐剂刺激产生和分泌了如IL - 1B，IL - 18和IL- 33等细胞因子。 氢氧化铝佐剂还可提供对抗原的物理性保护和辅助抗原转运至引流区域的淋巴结。这将使抗原对免疫系统具有更长时间的曝露，增加B和T细胞的产生和激活，并作出更强力的反

24、应。佐剂对获得性免疫反应的作用是通过NALP3炎性系统激活介导产生的，促成和诱导T辅助2（TH2）细胞反应性和活性，如 IL- 4和IgE的产生。Yehuda Shoenfeld and Nancy Agmon-Levin, ASIA e Autoimmune/inflammatory syndrome induced by adjuvants;nJournal of Autoimmunity, 36 (2011) 4-8Journal of Inorganic Biochemistry105 (2011)14571463由氢氧化铝引起的巨噬细胞性肌筋膜由氢氧化铝引起的巨噬细胞性肌筋膜炎相关的

25、认知机能异常病人的长期跟炎相关的认知机能异常病人的长期跟踪研究。踪研究。法国报告法国报告30例病例例病例由含氢氧化铝佐剂的免疫制剂注射导由含氢氧化铝佐剂的免疫制剂注射导致的巨噬细胞性筋膜炎相关的认知障致的巨噬细胞性筋膜炎相关的认知障碍巨噬细胞性筋膜炎是由于早先氢氧碍巨噬细胞性筋膜炎是由于早先氢氧化铝佐剂疫苗在局部注射后导致巨噬化铝佐剂疫苗在局部注射后导致巨噬细胞内长期、持续性积聚氢氧化铝而细胞内长期、持续性积聚氢氧化铝而出现的特殊肌肉损伤。出现的特殊肌肉损伤。主要受累人群为中年成人；主要受累人群为中年成人；主要症状：主要症状：播散性麻痹、慢性疲劳和认知机能障播散性麻痹、慢性疲劳和认知机能障碍碍

26、特征：特征：额叶（额叶（dysexecutive ）综合症；）综合症；视觉记忆（视觉记忆（visual memory ），），双耳听力测试左耳失聪双耳听力测试左耳失聪应用氢氧化铝佐剂建议关于氢氧化铝佐剂所致的不良反应已有较多的报道，我国应引起重视，对发现的相关病例应进行因果分析；应认真评估疫苗中使用氢氧化铝佐剂的风险/利益；建议对于不加佐剂即能产生有效保护的疫苗，不应为了降低疫苗抗原使用量而以加佐剂增强，更不应为降低成本而使用佐剂；使用氢氧化铝佐剂的疫苗，应关注最低有效添加量，特别是吸附率，多余的游离铝应加以严格控制；对于必须使用佐剂的疫苗，应研究安全的新型佐剂 Vaccine adjuvan

27、t n油包水佐剂：n在19451960年疫苗研究中广泛应用的福氏不完全佐剂,有强烈的免疫作用，但是导致脓肿发生大量增加而最终于1960 年后期被终止使用。nISA720 和ISA51与抗原乳化的研究表明,这种乳化剂完全可能保持持续的安全性,乳化物颗粒大小具有良好的可控性,抗原的使用剂量可限制至低量,在乳化剂中稳定存在。n抗原与油包水佐剂乳化形成的严格质量控制可确保其在临n床试验期间不会发生任何变化,避免产生不良后果。 Vaccine adjuvant n临床试验设计n佐剂为新研发的佐剂，需要单独设立佐剂对照组；n疫苗的安全性、免疫原性或有效性；n疫苗有效性试验,设立类似的对照组；n确定对疫苗的

28、疗效评价客观公正。 Vaccine adjuvant n已批准上市的新型疫苗佐剂n铝盐佐剂：是最早获准用于人用疫苗的佐剂,已广泛应用于细菌、病毒等病原微生物疫苗，不能在亚单位疫苗中发挥有效的佐剂效应,改善或增强免疫应答。n新型疫苗佐剂：nMF59、重组霍乱毒素B亚单位( rCTB) 、AS04等MF59由Chiron 公司开发,已在欧洲国家批准用于流感亚单位疫苗,是第一个获准上市的新型疫苗佐剂。 n(病毒颗粒疫苗、病毒裂解疫苗及铝盐佐剂亚单位疫苗)具有较好免疫效果,但其不良反应略有增强,可在注射免疫后3 7 天出现局部和全身症状,尤其适用于免疫反应较弱的人群,如老年人和某些特殊n人群(糖尿病、

29、心血管疾病、呼吸道疾病) 。 Vaccine adjuvant nrCTB 粘膜免疫佐剂：n2004 年4月,由瑞典SBL Vaccin AB 公司研发的霍乱疫苗Dukoral获得欧盟批准,该疫苗采用rCTB作为粘膜佐剂用于口服免疫,其不良反应很低,可获得85%免疫保护,并在儿童中持续保护6个月以上。 Vaccine adjuvant 2005年1月,由中国军事医学科学院生物工程研究所马清钧等研制出国家一类新药口服霍乱疫苗( rBS2WC) ,获得国家食品药品监督管理局批准上市。 该疫苗同样采用rCTB 作为粘膜佐剂用于口服免疫,但效果优于国外同类疫苗,不仅可预防霍乱获得85%的免疫保护率,而且可使产毒性大肠杆菌所致腹泻的发病率降低70% ,可在3 个月内预防旅行者腹泻,保护率达86%。 Vaccine adjuvant n2005年2月葛兰素史克公司宣布使用其新型的佐剂系n统AS04 制成的乙型肝炎疫苗Fendrix获欧盟批准上n市。n该疫苗采用葛兰素史克公司拥有的新型佐剂系统nAS04,安全性良好,但临床报道的局部不良反应与其他n乙肝疫苗类似,包括注射部位疼痛、头痛和疲乏。