結核病，這一堪稱 “人類歷史上最頑固傳染病之一” 的疾病，至今仍在全球范圍內肆虐。據(jù)統(tǒng)計，它是全球因傳染病致死的首要原因（新冠疫情期間除外），每年奪走約 120 萬人的生命，在低收入和中等收入國家，更是長期占據(jù)疾病致病致死原因的榜首，近幾十年來防控局面幾乎未有改觀。而自 1921 年首次應用以來，卡介苗（BCG）作為唯一獲批的結核病疫苗，雖對兒童結核病預防效果尚可，但在青少年和成年人中保護效力顯著下降，重復接種也未能帶來突破。開發(fā)更有效的結核病疫苗，已成為全球公共衛(wèi)生領域迫在眉睫的任務。

2025 年 9 月 15 日，哈佛大學醫(yī)學院的研究團隊在國際頂尖學術期刊《Cell》上發(fā)表了一項顛覆性研究，為結核病防治帶來了新的希望。該研究題為《Mining the CD4 antigen repertoire for next-generation tuberculosis vaccines》，通過深度挖掘人類 CD4 T 細胞抗原庫，成功研發(fā)出一款三價 mRNA-脂質納米顆粒（mRNA - LNP）疫苗，其在小鼠模型中的保護效果不僅增強了卡介苗的作用，更實現(xiàn)了超越，為下一代結核病疫苗的研發(fā)指明了清晰方向。

突破難點：精準篩選保護性抗原

結核病疫苗研發(fā)的一大核心難題，在于如何從結核分枝桿菌基因組中約 4000 個開放閱讀框、超過 100 個已知能被人類 T 細胞識別的潛在抗原中，篩選出真正具有保護效力的候選抗原。研究團隊深知，CD4 T 細胞是介導結核分枝桿菌控制的關鍵適應性免疫細胞，潛伏性結核（感染后免疫系統(tǒng)可控制病菌，表現(xiàn)為 γ - 干擾素釋放試驗陽性）的維持也高度依賴 CD4 T 細胞反應。

圖1：LTB CD4 抗原與臨床候選抗原的體內大規(guī)模篩選結果

基于此，研究團隊借助潛伏性結核患者 CD4 T 細胞反應的全基因組數(shù)據(jù)集，搭建了一套在小鼠體內系統(tǒng)篩選疫苗抗原保護效力的流程。他們首先選取了 36 個在潛伏性結核患者中被 CD4 T 細胞識別的核心抗原，再加入 6 個已進入臨床開發(fā)階段的抗原，構建了包含 42 個結核抗原的 DNA 疫苗庫，同時以 SARS - CoV - 2 刺突蛋白受體結合域（RBD）作為陰性對照。

研究人員選用 CB6F1 小鼠（BALB/c 與 C57BL/6 的雜交后代，具有更豐富的 MHC II 類分子多樣性，更貼近人類免疫反應）進行實驗。小鼠在 0 周和 4 周肌肉注射 DNA 疫苗，6 周時接受 100 菌落形成單位（CFU）的結核分枝桿菌 H37Rv 氣溶膠攻擊，10 周后檢測肺部細菌載量以評估保護效果。

篩選結果令人矚目：不同抗原的保護效力差異顯著，部分抗原可使肺部細菌載量降低 4.1 倍，而陰性對照無任何保護作用。更重要的是，目前已進入臨床開發(fā)的抗原僅占保護效力超過 1.5 倍抗原的 25%，這意味著大量具有潛力的保護性抗原此前被忽視。通過無監(jiān)督 K - 均值聚類分析，研究團隊確定了 8 個保護效力≥2.5 倍的核心抗原，其中除 2 個已知抗原（Ag85B、Ag85A）外，其余 6 個均未進入過臨床疫苗試驗，為疫苗研發(fā)提供了全新的候選靶點。

圖2：保護性抗原的系統(tǒng)發(fā)育與 CD4 表位映射分析

進一步研究發(fā)現(xiàn)，這 8 個核心抗原可分為 4 個系統(tǒng)發(fā)育聚類，每個聚類中的抗原具有相似的結構和功能特性，例如 PPE 家族蛋白（與免疫逃逸相關）、Esx 家族蛋白（結核分枝桿菌毒力關鍵因子）等。更關鍵的是，同一聚類內的抗原存在顯著的免疫交叉反應 —— 接種某一抗原后，產生的 CD4 T 細胞能識別聚類內其他抗原，這得益于它們共享的 CD4 T 細胞表位。這一發(fā)現(xiàn)為后續(xù)設計多價疫苗、擴大保護范圍提供了重要依據(jù)。

技術革新：mRNA - LNP 平臺提升保護效力

在確定核心保護性抗原后，研究團隊將目光投向了當前備受關注的 mRNA - LNP 疫苗平臺。該平臺在新冠疫苗研發(fā)中展現(xiàn)出強大優(yōu)勢，能高效誘導 CD4 T 細胞反應，且具有良好的靈活性和可擴展性，非常適合開發(fā)多價疫苗。

研究人員從 4 個抗原聚類中各選取保護效力最強的抗原（Rv1387/PPE20、Rv0287/EsxG、Rv1788/PE18、Rv1886c/Ag85B），構建了包含 5' 帽結構、非翻譯區(qū)（UTR）和多聚腺苷酸（polyA）尾的 mRNA 表達載體，采用 N1 - 甲基假尿苷修飾以增強穩(wěn)定性并降低免疫原性，再通過脂質納米顆粒（LNP）封裝。

圖3：CD4 抗原 mRNA-LNP 疫苗的 T 細胞表型與保護效力

在小鼠實驗中，單劑 mRNA - LNP 疫苗誘導的 CD4 T 細胞反應表現(xiàn)優(yōu)異，能分泌 γ - 干擾素（IFN - γ）、腫瘤壞死因子（TNF）、白細胞介素 - 2（IL - 2）等關鍵 Th1 型細胞因子，且產生的多細胞因子分泌細胞（同時分泌≥2 種細胞因子）比例更高 —— 這種多效性 T 細胞被認為與更強的抗感染保護作用相關。更值得注意的是，與 DNA 疫苗相比，mRNA - LNP 疫苗誘導的非 IFN - γ 陽性 Th1 細胞（主要是 IL - 2 陽性細胞）比例顯著升高，而此前研究表明，這一比例與結核病保護效果呈正相關。

在保護效力測試中，單抗原 mRNA - LNP 疫苗使肺部細菌載量降低 4.2 - 7.2 倍，顯著優(yōu)于對應的 DNA 疫苗（p = 0.0078）。為進一步提升保護效果，研究團隊嘗試構建多價疫苗，在固定總 mRNA 劑量的前提下，將單抗原 mRNA - LNP 混合形成三價（Rv1387、Rv0287、Rv1788）和四價（增加 Rv1886c）疫苗。結果顯示，多價疫苗能同時誘導針對所有組分抗原的免疫反應，且保護效力進一步提升 —— 三價和四價疫苗均能使肺部細菌載量降低 8.2 - 10.0 倍，且兩者效果無顯著差異。更重要的是，三價疫苗的保護效果具有良好的持久性，在免疫后 3 個月進行結核分枝桿菌攻擊，仍能使肺部細菌載量降低 10.7 倍（p = 0.0079）。

關鍵驗證：超越卡介苗，對人類具有潛在適用性

考慮到在結核病流行國家，兒童早期卡介苗接種率極高，下一代疫苗需能在卡介苗免疫背景下發(fā)揮作用。研究團隊設計了兩種接種方案：一是 “卡介苗 prime + mRNA - LNP boost”（先接種卡介苗，8 周后用三價 mRNA - LNP 加強），二是 “卡介苗與 mRNA - LNP 聯(lián)合接種”。

圖4：三價 mRNA-LNP 疫苗與 BCG 在 100 CFU 挑戰(zhàn)模型中的對比

結果顯示，單獨接種卡介苗僅能誘導較弱的針對三價疫苗抗原的 CD4 T 細胞反應，且無 CD8 T 細胞反應；而兩種聯(lián)合方案均能顯著增強肺部和脾臟中針對所有三種抗原的 CD4 T 細胞反應，并誘導出針對 Rv1387 的 CD8 T 細胞反應。在保護效力方面，“卡介苗 + mRNA - LNP 加強” 使肺部細菌載量降低 63 倍，遠超單獨卡介苗的 14 倍（p = 0.022）；“聯(lián)合接種” 方案效果更優(yōu)，細菌載量降低 73 倍，顯著優(yōu)于單獨卡介苗的 21 倍（p = 0.002）。

圖5：三價 mRNA-LNP 疫苗與 BCG 在低劑量挑戰(zhàn)模型中的對比

為更貼近人類結核病傳播的實際情況（通常為低劑量感染），研究團隊采用低劑量（1 個半數(shù)感染劑量，MID50）結核分枝桿菌攻擊模型。結果顯示，未接種疫苗的小鼠感染率為 60%，雙側肺部擴散率為 56%；單獨卡介苗接種使感染率降至 40%，擴散率降至 13%；而 “卡介苗 + 三價 mRNA - LNP” 聯(lián)合接種將感染率進一步降至 26%（p = 0.039），擴散率降至 0（p = 0.046），且肺部細菌載量較未接種組降低超過 25000 倍（p < 0.0001）。

此外，研究團隊在南非青少年隊列中驗證了這些抗原的人類適用性。該隊列包含 95 名結核分枝桿菌暴露者（IGRA 陽性，無活動性結核病），通過 γ - 干擾素酶聯(lián)免疫斑點試驗（ELISPOT）發(fā)現(xiàn)，84% 的參與者對三價疫苗中的至少一種抗原產生細胞免疫反應，顯著高于當前處于 III 期臨床試驗的 M72/AS01 疫苗（70%，p = 0.033）；且 68% 的參與者對三價疫苗中的至少兩種抗原產生反應，遠高于 M72/AS01 疫苗的 24%（p < 0.00001）。這一結果表明，這些抗原在人類中具有良好的免疫原性，為疫苗進入臨床試驗奠定了堅實基礎。

未來展望：開啟結核病防治新篇章

這項研究不僅成功開發(fā)出一款保護效果超越卡介苗的三價 mRNA - LNP 結核病疫苗，更在多個方面推動了結核病疫苗研發(fā)的進展：一是建立了基于人類 CD4 T 細胞抗原庫的系統(tǒng)篩選流程，為發(fā)現(xiàn)新型保護性抗原提供了范式；二是揭示了抗原系統(tǒng)發(fā)育聚類與免疫交叉反應的關聯(lián)，為多價疫苗設計提供了理論依據(jù)；三是驗證了 mRNA - LNP 平臺在結核病疫苗中的應用潛力，為其他傳染病疫苗研發(fā)提供了參考。

目前，研究團隊已計劃推進該疫苗的 I 期臨床試驗，以評估其在人體中的安全性和免疫原性。若臨床試驗順利，這款疫苗有望成為繼卡介苗之后，結核病防治領域的又一里程碑式突破，為全球尤其是結核病高負擔地區(qū)提供更有效的防控手段，助力實現(xiàn) “終結結核病流行”的全球目標。

正如研究通訊作者 Dan H. Barouch 教授所言：“這款疫苗不僅解決了卡介苗在青少年和成年人中保護效力不足的問題，更通過 mRNA 技術的靈活性，為應對未來可能出現(xiàn)的結核分枝桿菌變異株預留了調整空間?！蔽磥?，隨著研究的深入和臨床數(shù)據(jù)的積累，mRNA 疫苗有望在結核病、艾滋病、瘧疾等重大傳染病防治中發(fā)揮更重要的作用，為全球公共衛(wèi)生安全保駕護航。

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