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佐剂添加到疫苗中以增强免疫反应强度和持久性。

佐剂源自拉丁语adjuvare，意思是“帮助”。法国兽医Gaston Ramon于1920年在巴斯德研究所工作时发现，接种白喉疫苗的马，如果在注射部位出现炎症性脓肿，就会有更强的抗体滴度。大约在同一时间，英国免疫学家Alexander Thomas Glenny偶然发现了明矾的佐剂特性，并在1925-1926年开发了明矾沉淀的白喉类毒素。疫苗佐剂至今已经成功使用100年。

TLRs激动剂

Toll样受体(TLRs)TLR1、TLR2、TLR4、TLR5和TLR6在细胞表面表达，而TLR3、TLR7、TLR8和TLR9在核内体中表达。

TLR1和TLR6与TLR2异二聚，并通过MyD88通路激活NF-κB和MAP激酶，导致促炎和抗炎细胞因子的分泌。

TLR4和TLR5作为同型二聚体，通过MyD88通路传到信号。

TLR7和TLR9使用MyD88通路，但也能快速激活IRF7来诱导I型干扰素。

TLR3利用含有TIR结构域的适配器诱导IFNβ(TRIF)信号通路，通过IRF3诱导I型干扰素。

TLRs激动剂可以诱导强大和持久的抗原特异性抗体反应、抗原特异性生发中心(GC)反应、T滤泡辅助细胞(TFH)反应和长寿命浆细胞(LLPCs)。

其中 LLPCs可能是产生抗体反应持久性的关键，开发促进LLPCs的佐剂是疫苗学中的一个主要挑战。

Nat Rev Drug Discov. 2021.

1. MEDI9197 (3M-052)

MEDI9197(3M-052)是MedImmune研发的TLR7/8激动剂，临床前研究显示，与明矾比较， 可导致单核细胞和树突状细胞激活持续3-4周，并诱导持续抗体反应和更高的LLPCs（可高达100倍放大），持续到周免疫后65周以上。

SciImmunol. 2020 June 19; 5(48)

2015年注册了瘤内注射单药（或联合Durvalumab and/or Palliative Radiation）治疗实体瘤的临床研究（NCT02556463），2018年策略调整而终止。

现在作为佐剂，被用于疫苗。两项HIV疫苗临床试验注册（NCT04177355，NCT04915768）。

2. PICLC (Hiltonol)

poly I:C是一种自杂交双sRNA类似物，是TLR3的激动剂，可诱导多种白细胞产生IFNα/β。该药物已被用作几种疫苗的佐剂（NCT02423863），并在健康志愿者单独皮下注射时诱导IFNα/β反应。单独肿瘤内注射Hiltonol可控制肿瘤，与DC疫苗联合放射治疗（NCT01734564），少数转移性实体肿瘤患者显示显著疾病控制。

3. CpG1018

TLR9有三类CpG寡核苷酸配体，可以通过不同的核苷酸序列基序和刺激浆细胞样DCs1分泌不同的细胞因子。

A型：主要诱导I型干扰素IFNα/β；

B型：诱导TNF、IL-12、IFNγ和IL-6；

C型：诱导上述两组细胞因子，最适合进行抗肿瘤免疫。

TLR9激动剂CpG1018是一种22-mer未甲基化的CpG-B类寡核苷酸，是有效的TH1细胞佐剂，可刺激强烈的B细胞和NK细胞活化。CpG1018目前正在作为COVID-19疫苗佐剂进行临床试验评估。

4. MPL

MPL是TLR4的激动剂，主要和QS-21一起使用，二者组成佐剂AS01（见后文）。

5. 明矾

明矾是最常用的佐剂，可诱导抗体反应和CD4+T辅助细胞反应。长期以来，人们认为明矾主要通过一种“储存效应（depot effect）”机制来介导佐剂效应，该机制涉及从免疫部位缓慢释放免疫原。

与传统的明矾吸附抗原相比，由重复磷酸丝氨酸(phosphoserin，pSer)残基组成的短肽的化学修饰增强了免疫原与明矾的结合，从而延长了免疫原的生物利用度，提高了GC和抗体反应。

明矾可通过引起组织损伤，诱导尿酸介导的炎症性树突状细胞的激活，来增强适应性免疫。注射明矾可以迅速招募各种细胞，包括中性粒细胞，中性粒细胞释放含染色质细胞外捕获网（NETs)。NETs中释放的DNA部分介导了明矾的佐剂活性，DNA酶可以降低明矾的佐剂效应。

6. MF59

MF59是一种水油乳剂佐剂，自1997年以来已被用于欧洲许可的流感疫苗，目前已超过30多个国家，超1亿人使用。

该佐剂包括角鲨烯油液滴，这是一种可生物降解的生物相容性油，是人体的正常成分，制剂包含表面活性剂Tween80和Span85等。

作用机制

激活注射局部的巨噬细胞和DC

刺激趋化因子分泌

肌肉瞬时释放ATP诱导抗体和CD4+T细胞反应必需（信号通路等目前尚不清晰）

TLR非依赖的MyD88激活

NLRP3非依赖的ASC激活

RIPK3依赖组织中抗原特异性CD8+T细胞刺激

AS0佐剂

GSK开发使用了三十年的佐剂。基于经典佐剂分子（明矾、乳剂和脂质）的合理组合，获得最大的辅助效果与可接受的耐受性，结合免疫刺激分子（如TLR配体）。

7. AS04

AS04含有MPL(3-O-去酰基-4'-单磷酰基脂质A)，一种从明尼苏达沙门氏菌中提取的脂多糖(LPS)的解毒形式，激活TLR4，可吸附在铝盐上。

基于重组抗原的乙型肝炎病毒(HBV)和人乳头瘤病毒(HPV)疫苗（希瑞适®（CERVARIX®））中添加AS04，与仅用明矾佐剂的相同抗原相比，诱导了更高水平的抗体，这依赖于AS04激活TLR4。

8. AS03

AS03是一种角鲨烯水内油乳剂佐剂，与MF59相似，还含有α-生育酚(维生素E)作为额外的免疫增强成分。AS03已获准用于流感疫苗，与非佐剂疫苗相比，AS03增强了抗体反应和CD4+T细胞反应的强度和广度，从而增强了对流感的保护。

AS03作为COVID-19疫苗佐剂正在临床试验阶段。

机制

在注射局部和引流淋巴结中诱导NF-κB活性和趋化因子反应

α-生育酚激活人单核细胞和巨噬细胞

9. AS01

AS01已经被用于水痘带状疱疹疫苗等。AS01包含两种不同的免疫刺激成分的独特组合（TLR4配体MPL和皂苷组分QS-21)。MPL激活TLR4，QS-21作用机制见下文。

皂苷佐剂

皂苷是植物衍生的天然产物，具有一系列的生物活性，包括一个亲脂性三萜核，两侧有一个或多个低聚糖链。从智利树树皮中提取的三萜苷(Quillaja saponaria，QS)，其中QS-21、QS-18、QS-17和QS-7可引起体液和细胞介导的反应。QS-18毒性较高，QS-7的含量较低，因此QS-21成为近25年来研究最广泛的皂素佐剂。

10. QS-21

QS-21是异构皂苷，含65% QS-21-apiose和35% QS-21- xylose（35%的丰度）。QS-21已成为许多疫苗临床试验中的首选佐剂，刺激基于抗体和细胞介导的免疫反应，产生高滴度的抗体(IgG2a和IgG2b，以及IgG1)，以及抗原特异性的细胞毒性T淋巴细胞。然而，QS-21的固有特性（包括稀缺性、异质性、水解不稳定性和剂量限制毒性），限制了其作为独立佐剂应用，主要作为佐剂AS01的组成部分。

Nat Rev Chem . 2021 Jan 25;1-20

QS-21介导的内吞体膜破坏后，被裂解的蛋白抗原可以被蛋白酶体机制在细胞质中进一步加工成更小的肽段。降解的肽通过转运分子转移到内质网(ER)，在那里伴侣促进它们与新合成的MHCI类(MHC-I)分子结合，通过高尔基体迁移到细胞表面。最后，暴露在DC表面与MHC-I分子相关的肽表位通过T细胞受体(TCR)呈现给初始CD8+T细胞（交叉递呈）。

α-半乳糖基神经酰胺衍生的佐剂

11. α-GalCer(KRN7000)

α-GalCer(KRN7000)是一种海洋海绵衍生的合成糖脂，具有抗肿瘤和免疫刺激特性。在结构上，它包含一个半乳糖，通过α-O-糖苷连接到C18植物鞘氨醇上，具有酰胺连接的饱和C26脂肪酸酰基链。

它结合树突状细胞非多态MHCI类抗原呈现分子CD1d，和iNKT细胞的iTCR，从而拉近二者，导致iNKT细胞激活。虽然iNKT细胞只占人类血液中全部T细胞的一小部分，但它具有快速反应能力，立即产生th1型(IFNγ)和th2型(IL-4)细胞因子，刺激先天和适应性免疫反应。

Nat Rev Chem . 2021 Jan 25;1-20

12. 两性离子多糖佐剂（zwitterionicpolysaccharides，ZPSs)

一般来说，碳水化合物传统上被认为是T细胞非依赖性抗原，通常触发先天免疫系统，诱导弱抗体反应，而没有亲和成熟和同型转换。为了实现T细胞依赖的B细胞反应，基于碳水化合物的表位被偶联到免疫载体蛋白上，这些蛋白既作为多价表位呈现的支架，也作为TH细胞激活的CD4+肽表位的来源。这些活化的TH细胞通过CD40L/CD40共受体相互作用向B淋巴细胞提供共刺激信号，这与分泌的细胞因子环境一起，最终导致高亲和力、同型转换的IgG抗体的产生和记忆效应。

两性离子多糖是一种具有高密度的正、负带电荷碳水化合物残基的免疫调节细菌多糖。与其他碳水化合物抗原不同，两性离子多糖被认为是T细胞依赖性抗原，经过处理，抗原递呈细胞将两性离子多糖片段呈递给CD4+TH细胞，与MHC-II分子形成复合物，激活的TH细胞，产生细胞因子并与B细胞结合，导致类转换和亲和力成熟，产生高亲和力IgG抗体和记忆B细胞。作为佐剂，特别是当与免疫原性较差的抗原共同使用时。

Nat Rev Chem . 2021 Jan 25;1-20

新冠疫苗中佐剂

简评：新冠疫情推动了疫苗快速发展，佐剂是增强疫苗有效性主要助力。我国疫苗还多采用经典的明矾作为佐剂，但是国际上，GSK等采用AS01，AS03，TLR激动剂等作为佐剂，一些研究显示，比单用明矾，可以更好的产生抗体和更强的细胞免疫。

主要参考文献

Ramon, G. On diphtheria toxinand toxoid [French]. Ann. Inst. Pasteur 38, 13 (1924).

Sudhir Pai Kasturi et al，3M-052, a synthetic TLR-7/8 agonist induces durable HIV-1 envelopespecific plasma cells and humoral immunity in non-human primates，Sci Immunol. 2020 June 19; 5(48)

Pulendran B, et al. Emergingconcepts in the science of vaccine adjuvants，Nat RevDrug Discov. 2021.

Carlo Pifferi et al，Natural and synthetic carbohydrate-based vaccine adjuvants and theirmechanisms of action，Nat Rev Chem . 2021 Jan 25;1-20.

来源：闲谈 Immunology 2022-01-18