概述 

疫苗被認為是世界上最偉大的創(chuàng)新之一。第一批疫苗使用了完整的病原體，其中含有許多激活免疫系統(tǒng)的內源性分子�，F代疫苗已不常使用全病原體，而是僅包含重要的致病成分或編碼基因，這些現代亞單位和核苷修飾的mRNA疫苗不再含有那么多的內源性激活成分。相反，他們通常使用佐劑，即添加到疫苗中刺激免疫系統(tǒng)的分子。

佐劑通過先天傳感器的復雜相互作用發(fā)揮功能。通常，佐劑使用病原體相關分子模式（PAMP）或損傷相關分子模式，通過重要的先天免疫途徑，如活化B細胞的核因子κ輕鏈增強子（NF-κB）途徑或干擾素調節(jié)因子（IRF）途徑發(fā)出信號。然而，自上世紀20年代鋁佐劑取得巨大成功以來，到目前為止，商業(yè)疫苗中使用的佐劑不到10種。新的候選佐劑往往由于臨床療效差、無法忍受的副作用或配方限制而失敗。

目前，隨著新技術的發(fā)展，人們開始使用新的工程工具來改進下一代佐劑的發(fā)現和開發(fā)的新方法。這些方法將創(chuàng)造新的免疫學結果，并將用新的診斷工具進行評估。潛在的免疫效果改善包括降低疫苗反應原性、可調節(jié)的適應性反應和增強佐劑遞送。這些研究將進一步加速佐劑發(fā)現領域的進展。

下一代佐劑的開發(fā)方向

下一代佐劑將受益于選擇性的靶標和修飾信號通路以引發(fā)所需的免疫結果。更多關注先天免疫反應的其他方面，可能會產生更多樣的結果，而不是設計更強效的受體激動劑。除了PRRs，其他細胞信號通路，如代謝和增殖，也與免疫結果有關。先天途徑激活導致細胞因子控制輔助T細胞極化，佐劑會影響這種引發(fā)的細胞因子環(huán)境，調整這一過程可以更好地控制適應性反應。細胞因子也是疫苗反應原性的部分原因，優(yōu)化減少與過度炎癥相關的細胞因子可以減輕不良副作用，提高臨床轉化的可能性。

靶標識別與信號途徑

下一代佐劑應繼續(xù)擴展到傳統(tǒng)靶向Toll樣受體（TLRs）的配體之外。在過去的十年里，研究發(fā)現新新的模式識別受體，如STING。環(huán)狀二核苷酸，如cGAMP，已被鑒定為STING配體，是有吸引力的候選佐劑。此外，NLRP3炎癥小體對體內平衡的廣泛破壞作出反應，并用于識別各種PAMP和DAMP。除了PRRs，其他信號通路影響先天免疫激活也可用于未來佐劑的開發(fā)。

細胞凋亡、細胞焦亡和壞死性凋亡等形式的細胞死亡途徑可能導致活化的鄰近細胞的交叉呈遞增加。代謝和表觀遺傳途徑在訓練免疫中也會發(fā)生改變，先天免疫細胞在再次暴露于異源病原體時通過增強激活表現出“記憶”效應。這些途徑代表了新佐劑的巨大篩選庫，目前許多這些途徑的激活劑正在開發(fā)中。

TH極化

佐劑通過激活先天免疫影響適應性免疫反應。先天免疫細胞分泌特異性細胞因子，傳統(tǒng)上，這些細胞因子被認為是輔助CD4+T細胞向某種效應狀態(tài)（TH1、TH2等）極化的驅動因素。佐劑可以通過誘導特異性細胞因子來控制T細胞極化，但目前批準的佐劑在這方面的能力仍然有限。

一些佐劑，如CpG，是強效TH1誘導劑；而其他佐劑，如鋁佐劑，則是強效TH2誘導劑。TH1 CD4+細胞通過分泌IFN-γ、TNF-α和IL-2來促進細胞介導的免疫反應。TH2 CD4+細胞通過分泌IL-4、IL-5和IL-13來促進抗體反應。預防性疫苗通常需要TH1反應，但理想情況下，疫苗和免疫療法可以針對應用場景進行獨特的定制。目前的佐劑開發(fā)主要集中在通過受體-配體相互作用啟動信號事件，而下游效應是隨后產生的結果。下一代佐劑的發(fā)現可能會改變這一模式，重點關注末端免疫表型，如TH極化。

降低佐劑的反應原性

反應原性是批準許多新佐劑的主要挑戰(zhàn)。佐劑必須提供足夠的刺激以提供保護，同時避免過度激活導致不良副作用。嚴重的反應原性不僅損害患者健康，而且會損害公眾對疫苗的認知。在保持效力的同時最大限度地減少疫苗的反應原性應該是下一代佐劑的優(yōu)先事項。

因此，在佐劑發(fā)現過程的早期確定反應原性信息至關重要，以確�？焖僮R別先導化合物并篩選其毒性或炎癥相關副作用。免疫調節(jié)劑和其他改變模式識別受體信號傳導的分子可能用于降低下一代疫苗的反應原性。

制劑與遞送

早期批準的佐劑主要用懸浮液和異質制劑，沒有特異性的靶向作用。然而，下一代佐劑通常需要考慮遞送并增強療效，改變制劑配方。目前一些新批準的佐劑，如葛蘭素史克的as系列，包含許多配制成納米結構的成分。另一個例子是NovaVax的Matrix-M佐劑，其中免疫刺激性皂苷與磷脂和膽固醇配制。隨著佐劑變得越來越復雜，應該在開發(fā)和發(fā)現的早期考慮制劑配方。擴大佐劑的多樣性需要運輸到各種亞細胞位置以幫助受體結合。

下一代佐劑的新評價方法 

隨著越來越多的發(fā)現方法，需要一個改進的框架來評估新的佐劑。新的計算方法將有助于早期篩查，而重新考慮動物模型將有助于臨床前試驗。

計算和“大數據”方法

過去幾十年的技術和計算進步允許佐劑發(fā)現的重組。疫苗和佐劑的設計并不局限于過去簡單的“猜測和檢查”的經驗方法。相反，較新的檢測方法可以提供大量數據，幫助研究人員進行機制理解和療效評估。下一代測序和其他組學方法允許系統(tǒng)級數據收集，機器學習和計算能力的提升實現了計算模擬，而高質量的成像和處理會發(fā)現隱藏的模式和特征。結合起來，這些計算方法可以應用在佐劑設計的所有階段，從而改變佐劑開發(fā)的固有模式。

重新考量動物模型

幾個世紀以來，動物模型一直是疫苗免疫原性研究的基礎，但令人擔憂的是，臨床前動物模型和臨床結果之間缺乏轉化。老鼠是最常見的動物模型，然而，小鼠的免疫系統(tǒng)與人類并不完全相同。與人類相比，小鼠表達多種不同的PRR。在小鼠中，TLR8的反應與人類不同，盡管這兩種受體高度保守。人TLR8的轉基因小鼠中為研究炎癥提供了更好的模型。類似地，小鼠缺乏人類TLR10，但表達該受體的轉基因小鼠可作為了解TLR信號負調控的模型。即使在常見的受體中，細胞類型的表達模式也因物種而異。例如，TLR9主要存在于小鼠的巨噬細胞和髓系樹突狀細胞上，但在人類主要存在于B細胞和漿細胞樣樹突狀細胞上。

當試圖復制人類生理學時，原代細胞和類器官可能是最接近的選擇。佐劑可嚴重影響生發(fā)中心反應，尤其是在增強濾泡樹突狀細胞抗原沉積方面。作為體內實驗的替代方案，人類類器官允許在體外研究有結構的組織，如生發(fā)中心。

小結

經過幾十年的不斷進步，佐劑研究正朝著許多新的、令人興奮的方向發(fā)展。在未來幾年里，相信工程學方法將是發(fā)現和開發(fā)新佐劑不可或缺的一部分。通過結合迭代設計、表型驅動的高通量篩選以及AI在這方面的應用，我們將獲得能夠更有效、更特異地影響先天免疫和適應性免疫的佐劑。下一代佐劑設計充滿希望和潛力。

參考文獻：

1.Next-GenerationAdjuvants: Applying Engineering Methods to Create and Evaluate NovelImmunological Responses. Pharmaceutics.2023 Jun 8;15(6):1687

       原文標題 : 應用工程學方法開發(fā)下一代疫苗佐劑