新型纳米颗粒疫苗展示多阶段结核抗原在小鼠H37Rv感染模型中提供保护

为解决结核疫苗保护力不足的难题，研究人员利用SpyTag/SpyCatcher系统开发了展示Ag85A、ESAT-6、CFP10、Rv2660c和TB10.4抗原的mi3纳米颗粒疫苗。该疫苗结合AS01E-bio佐剂可诱导强Th1免疫反应，在小鼠气溶胶攻击模型中显示优于BCG和M72样疫苗的肺保护效果，为下一代结核疫苗开发提供模块化平台。

　　

结核病仍是全球重大健康威胁，尽管卡介苗（BCG）是目前唯一获批的疫苗，但其对青少年和成人的保护效果有限。这一困境催生了新型疫苗研发的迫切需求——如何突破现有疫苗的免疫原性瓶颈？如何覆盖结核杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）感染不同阶段的抗原靶点？这些问题的答案可能藏在病原体的"生存策略"中：Mtb通过分泌抗原85复合物等蛋白参与细胞壁合成，又利用ESAT-6/CFP10等分泌系统逃避免疫监视，更在潜伏期表达Rv2660c等特殊抗原。这种多阶段的抗原表达模式，正是现有单靶点疫苗难以全面防护的关键所在。

广州永诺生物科技有限公司等机构的研究人员独辟蹊径，将合成生物学与纳米疫苗技术相结合。他们选取五个经临床验证的Mtb抗原——活跃期的Ag85A、ESAT-6、CFP10，潜伏期的Rv2660c，以及双功能抗原TB10.4，通过SpyTag/SpyCatcher异肽键系统将其展示在自组装的mi3纳米颗粒上。这种60聚体十二面体纳米载体比传统铁蛋白载体具有更高的抗原负载能力，其独特的单组分自组装特性也优于需要精确比例组装的i53-50系统。研究论文发表在《npj Vaccines》上，展示了一条突破结核疫苗开发瓶颈的新路径。

研究采用三大关键技术：1）通过大肠杆菌表达系统制备三组融合抗原（85A、EC[ESAT-6-CFP10]、RT[Rv2660c-TB10.4]）和mi3纳米载体；2）利用SpyTag/SpyCatcher生物共价连接构建85A-NP、EC-NP、RT-NP三种纳米疫苗；3）采用含MPL和QS-21的AS01E-bio佐剂，通过C57BL/6小鼠模型评估免疫原性和气溶胶攻击保护效果。

疫苗构建与表征
通过SDS-PAGE和尺寸排阻色谱证实，三种纳米疫苗（85A-NP、EC-NP、RT-NP）均形成均一颗粒，动态光散射显示其流体力学直径比裸纳米颗粒增大。电镜观察可见抗原成功展示在20nm颗粒表面，密度测定显示结合效率超过75%。

体液免疫应答
纳米疫苗组诱导的抗原特异性IgG滴度显著高于对应重组蛋白组（P<0.0001），IgG2c/IgG1比值>1表明Th1型免疫优势。针对灭活H37Rv全菌蛋白的抗体亲和力检测显示，混合纳米疫苗组（85A-NP:EC-NP:RT-NP）的亲和力指数显著高于M72样疫苗和BCG组（P<0.01）。

细胞免疫应答
ELISPOT检测发现：纳米疫苗组IFN-γ⁺、IL-2⁺、TNF-α⁺脾细胞数量是重组蛋白组的2-3倍（P<0.0001）。流式细胞术揭示：混合纳米疫苗诱导的IFN-γ⁺IL-2⁺TNF-α⁺多功能CD4⁺T细胞占比达1.8%，是单抗原纳米疫苗组的1.5倍。

保护效力评估
在高剂量攻击模型（1500 CFU）中，混合纳米疫苗使肺部菌载降低1.4 log，显著优于M72样疫苗（0.8 log）和BCG（1.0 log）。组织病理学显示该组肺泡结构保存完好，单核细胞浸润为主的特征与BCG相似。低剂量攻击（100 CFU）时，其保护优势更显著——菌载降低1.8 log，较BCG组多0.6 log（P<0.05）。

这项研究开创性地将多阶段结核抗原整合到模块化纳米平台，其科学价值体现在三方面：1）首次证明mi3纳米载体在结核疫苗中的优越性，其诱导的多功能CD4⁺T细胞反应强度超过铁蛋白等传统载体；2）建立抗原配伍新范式，混合纳米疫苗的协同效应使保护力突破单抗原疫苗的"天花板"；3）为潜伏感染预防提供新思路，Rv2660c的加入可能填补现有疫苗对休眠菌的免疫盲区。该平台技术不仅适用于结核病，其"即插即用"特性还可快速应对其他病原体的疫苗研发需求，展现出广阔的转化医学前景。