疫苗佐劑

疫苗佐劑(Adjuvant)是能夠非特異性地改變或增強機體對抗原的特異性免疫應答、發揮輔助作用的一類物質。佐劑能夠誘發機體產生長期、高效的特異性免疫反應，提高機體保護能力，同時又能減少免疫物質的用量，降低疫苗的生產成本。長期以來，傳統疫苗(多為菌體或其裂解物)由於其免疫原性強，佐劑的研究和使用只局限於較小的範圍，如毒素和類毒素。從巴斯德至今近百年來已開發了許多菌苗和疫苗，但傳統的菌疫苗一般多為全細菌或全病毒製成，其中含有大量非免疫原性物質，這些物質除具有毒副作用外也具有佐劑作用。所以一般不需要外加佐劑，因此在這段時間裡免疫佐劑並未引起人們廣泛的注意。直到1925年，法國免疫學家兼獸醫學家GastonRamon發現在疫苗中加入某些與之無關的物質可以特異地增強機體對白喉和破傷風毒素的抵抗反應，從此許多國家都不同程度的開展了這方面的研究。隨著現代生物技術和基因工程技術的迅速發展，針對不同疾病已開展了各種新型基因工程疫苗的研製，但這些疫苗普遍存在分子小、免疫原性弱、難以誘導機體產生有效免疫應答等不足，從而需要某種物質來增強其免疫作用，免疫佐劑尤其是新型免疫佐劑的研究就顯得尤為迫切。近年來，為適應新型疫苗的需求，佐劑已經從傳統、單一的形式向新型、多元化形式發展，尤其用於黏膜疫苗、DNA疫苗及腫瘤疫苗的佐劑研究成為熱點。

基本介紹

• 中文名：疫苗佐劑
• 外文名：Vaccine adjuvant
• 包括：抗獨特型抗體疫苗,核酸疫苗
• 特點：純度高,相對分子量小

一、疫苗佐劑的概念

佐劑(Adjuvant)又稱免疫調節劑或免疫增強劑(Immunepotentiator)，起源於拉丁文“Adjuvare”，是輔助或者增強的意思。佐劑是疫苗的一種添加劑，當它先於抗原或與抗原混合注入機體後，能夠增強機體對抗原的免疫應答或者改變免疫反應的類型，屬於非特異性的免疫增強劑，而其本身無抗原性。理想的佐劑不僅能夠增強免疫反應，而且能使機體獲得最佳的保護性免疫。

二、疫苗佐劑的套用目的

經研究認為，佐劑主要包括免疫調節、細胞毒性T淋巴細胞誘導、抗原遞呈、抗原靶向和儲存等幾種作用方式。通過以上幾種方式，達到的使用目的有[3]:

(1)增強純化的或者重組抗原的免疫原性、免疫應答速度及耐受性；

(2)降低抗原的用量或者達到免疫保護所需要的接種劑量；

(3)提高疫苗在嬰兒、老年人或者免疫系統受損人群的免疫效力；

(4)作為通過黏膜攝取抗原的抗原遞送體系，可促進胃腸黏膜對疫苗的吸收。佐劑的概念來源於在接種部位形成的潰瘍，並促進高水平特異性抗體的產生，即使是由接種不相關的物質產生的潰瘍也能夠誘導高特異性抗體的產生；

(5)佐劑能夠增加對細胞的滲入性，防止抗原降解，將抗原運輸到特異的抗原提呈細胞，增強抗原的呈遞或誘導細胞因子的釋放。

三、疫苗佐劑的種類

目前，國際上對於佐劑的分類尚無統一標準，根據化學成分的不同可以分為鋁鹽佐劑、蛋白類佐劑、核酸類佐劑、含脂類佐劑和混合佐劑等幾類。

1.鋁鹽佐劑

鋁鹽套用於臨床已經有80多年的歷史，它是首個被美國FDA批准可以用於人的經典佐劑。許多疫苗的成分中含有鋁鹽，如百白破疫苗和流感嗜血桿菌疫苗。根據製備過程的不同，以鋁鹽為佐劑的疫苗可以分為兩種:鋁吸附疫苗與鋁沉澱疫苗。鋁吸附疫苗是將抗原加入氫氧化鋁或磷酸鋁溶液;而鋁沉澱疫苗是把鋁劑懸浮液加入抗原溶液中。氫氧化鋁或者磷酸鋁是人們經常使用的鋁佐劑。研究發現，鋁佐劑疫苗能夠減少抗原的使用量，增強機體免疫反應的強度和持久性。鋁鹽的作用機制至今尚不十分明確，普遍認為抗原吸附鋁鹽顆粒形成凝膠狀態，注射入動物體內後形成抗原貯存庫，這些不溶性顆粒能吸附抗原物質，增加了抗原表面積。另外，佐劑能在注射部位形成富含巨噬細胞的肉芽腫，延緩抗原的吸收，進而延長抗原的刺激時間，將在正常條件下存在數日的抗原留存數周之久，且注射部位攝取抗原的能力得到增強。研究表明，氫氧化鋁作為佐劑還能激活Th2細胞分泌IL－4，誘導CD83、CD86和MHC－II類分子的表達，進而產生Th2型體液免疫應答。鋁鹽作為疫苗佐劑有很多優點，但是也存在不足。它雖然可以有效地誘導體液免疫應答，但是對細胞免疫不起作用，不能誘導細胞免疫應答。

2.蛋白類佐劑

此類佐劑多屬於小分子多肽或糖蛋白，由免疫細胞和某些非免疫細胞經刺激而合成、分泌的一類生物活性物質，一般為細胞因子類，對Th細胞的分化起重要作用，還能增強NK細胞、T淋巴細胞的功能，對機體的免疫應答起到廣泛上調的作用。蛋白類佐劑與抗原共同使用增強了疫苗的免疫效力，也可將其組裝成質粒後與抗原一起混合注射。IL－12由單核細胞和B細胞產生，具有多種生物活性，能夠顯著減少細菌的入侵數量，提高黏膜和免疫系統中IgG2a、IgA的表達水平，是一種有著較為廣闊套用前景的細胞因子佐劑。它誘導了Th1型免疫應答，腫瘤、AIDS的治療正處於臨床試驗階段。

3.核酸類佐劑

在人們研究疫苗的過程中發現一些核酸類物質也具備佐劑的特質，最具代表性的是CPGDNA，其序列中以非甲基化的胞嘧啶脫氧核苷酸和鳥嘌呤脫氧核苷酸為單元的寡聚體，TLR9的激動劑，是目前佐劑研究的熱點。它在增強特異性免疫應答、誘導機體非特異性免疫應答以及調節免疫應答類型等方面發揮著重要的作用。CPG－ODN的特徵性序列可激活多種免疫效應細胞，如T細胞、B細胞和NK等免疫活性細胞，因此CPG－ODN套用於較多的實驗研究中。細菌DNA是CPG－ODN的來源，其作用包括增強體液免疫和細胞免疫兩個方面。其在腫瘤和傳染病等方面得到套用的可能性會較高。目前還沒有報導CPG－ODN對人類產生嚴重的副作用，但在動物模型中已發現CPG－ODN能誘發自身免疫性疾病。

4.含脂類佐劑

含脂類佐劑包括脂多糖(LPS)和脂質體兩類。LPS為革蘭氏陰性菌外膜脂多糖，類脂A是LPS中起佐劑作用的主要組分。研究人員將LPS作為百日咳疫苗的佐劑共同免疫小鼠，實驗結果顯示:LPS不僅提高了疫苗的免疫效率，而且減少了Ⅰ型超敏反應的發生。脂質體類似於生物膜，一般由磷脂和膽固醇形成的雙分子層包被抗原形成的超微球狀製劑，既能夠運輸抗原，又可作為疫苗的佐劑。脂質體佐劑沒有毒性且能降低抗原的毒性，在宿主體內可以自行降解。研究表明，脂質體能夠增強機體的體液免疫應答和細胞免疫應答，另外脂質體的結構有利於將抗原遞呈給抗原處理細胞。研究還表明，脂質體與弗氏試劑或氫氧化鋁聯合使用有事半功倍的效果。但是它也有不足之處，如穩定性差、易氧化、生產成本高等。因此，目前對於脂質體套用的研究暫停留在醫學研究方面。

5.混合佐劑

MF59是一種水包油乳劑，它是將吐溫80、山梨糖醇三油酸酯和角鯊烯混合後於高壓條件下進行微流化形成的均一的小滴狀乳液。這種混合佐劑在注射部位能夠誘導產生局部的免疫刺激環境，增加趨化因子、細胞因子含量，聚集肌肉中MHC+細胞。此外，MF59還能夠增強樹突狀細胞攝取抗原的能力。由於MF59能夠增強免疫力低下的人群中流感的免疫原性，因此20世紀90年代認證其作為流感疫苗的佐劑。大量數據顯示，MF59用於流感疫苗是較為安全的。

6.聚集體結構佐劑

研究者對3種新型分子聚集體配方佐劑[蕃茄苷(RAM1)、糖基醯胺脂(RAM2)和第5代樹狀聚合物(RAM3)]的免疫增強作用進行了比較,並評估了這些佐劑與可溶性蛋白抗原一起套用時增強Th1或Th2應答的能力。該項研究以卵清蛋白(OVA)為抗原,上述3種新型聚集體為佐劑,並用結核菌素、Al(OH)3和弗氏不完全佐劑作對照。結果3種佐劑中RAM1優於其他佐劑,其誘導的細胞因子以Th1型為主,且在接種後期能誘導Th2型應答。

四、現行疫苗佐劑存在的問題

疫苗佐劑種類繁多，效果也是明顯的，但它們也有一些不可避免的缺點[2]：

1.安全性問題

佐劑的安全性是一個十分重要的問題，但又是一個容易被忽視的問題，研究表明，絕對安全的佐劑是不存在的。人們只能根據佐劑的作用機制進行調整，儘可能做到免疫刺激作用最大化，而毒副作用最低化。臨床觀察設計時，要充分考慮佐劑、佐劑與疫苗使用引起的不良反應的收集。如果是新佐劑與已上市抗原的臨床研究，應有與已上市疫苗(佐劑和抗原)不良反應的比較和分析。如果是新佐劑與新抗原，則應按照國家有關要求，系統而詳細地收集不良反應，包括局部和全身反應、有關係統的實驗室檢測指標和儀器檢查結果等。

2.局部副反應

一些佐劑可誘導強烈的抗體應答和細胞免疫，但仍有個別試驗者接種後出現較強的局部副反應，反應出現頻率具有抗原或劑量依賴性。疫苗佐劑的質量控制是直接關係其臨床試驗安全性的關鍵因素。如在1945～1960年疫苗研究中廣泛套用的FIA，因其某批次出現質量問題導致膿腫發生大量增加而最終於1960年後期被終止使用。儘管該佐劑具有較強的佐劑效應，但其不安全因素限制了進一步發展，這種不安全因素主要與其使用劑量以及組份中礦物油化學鏈長度相關。

3.其它問題

除了上述兩個主要問題外，佐劑還存在一些問題：如油佐劑較粘稠不利於注射、乳化不好容易分層、同時在注射局部反應較嚴重；氫氧化鋁佐劑難以誘導弱抗原的免疫反應且不能誘導細胞免疫；脂多糖佐劑存在較強的毒副作用、脂質體的穩定性有待提高，氧化甘露聚糖與抗原結合方式局限、蜂膠佐劑注射部位形成腫塊等問題。某些佐劑作用機制的認識仍不夠深入，使得新型佐劑的進一步發展困難重重。另外一些佐劑由於製備過程複雜，價格昂貴也限制了它們的推廣套用。

五、疫苗佐劑的臨床前和臨床研究要點

人用疫苗佐劑的研究,其最終目的是與疫苗一起套用於人體,進行傳染病的預防。而疫苗佐劑臨床觀察的評價結果決定著該佐劑能否套用於臨床。疫苗佐劑在臨床前和臨床研究中,主要應考慮以下幾個方面[4]。

1.佐劑對疫苗免疫原性的影響:

首先,必須證明佐劑確實能夠有效誘發機體產生長期、高效的特異性免疫反應,提高機體保護能力,這是佐劑套用的基礎。如果研究結果顯示加入佐劑對免疫原性的增強效果甚微,則不應加入,以避免佐劑帶來的其他副反應。免疫效果應包括體液免疫和細胞免疫兩個方面。體液免疫除檢測功能性抗體(中和、調理吞噬或殺菌抗體)外,還應檢測免疫球蛋白的亞類。細胞免疫應檢測抗原特異性T細胞反應,包括Th1、Th2和T細胞調節因子和（或）有關的細胞因子等。

2.佐劑的毒理學及藥理學:

佐劑的毒理學方面,主要考慮接種部位的病理反應、機體產生的抗體反應、抗體持續時間等。目前我國批准用於疫苗的佐劑為氫氧化鋁,而鋁佐劑通常使疫苗產生抗體的時間滯後,且增加注射局部的副反應發生率。如疫苗的抗原量能滿足免疫的需要,則建議不加佐劑。佐劑的藥理學試驗主要應考慮發生作用的原理、作用結果與劑量的關係、免疫程式和接種途徑與效果的關係等。

3.佐劑與疫苗中各成分的相互作用:

佐劑作為疫苗成分中的一部分,應該與其他成分相容,如佐劑與防腐劑、佐劑與非活性成分等。並應考慮佐劑對不同成分吸附作用的影響,吸附後是否有解離及解離程度、各組分的添加順序對吸附產生的影響等。

4.佐劑單獨給藥時人體內的代謝:

新疫苗佐劑,包括已上市的佐劑,改變用量或給藥途徑,需要充分的臨床前安全性數據的支持。同時考慮佐劑可能會在體內蓄積,還應進行佐劑單獨給藥時的人體藥代動力學研究。人體藥代動力學研究的設計應依據臨床前研究資料,根據佐劑的性質和特點進行,以獲得科學的、令人信服的結果。

5.佐劑的劑量:

佐劑的使用劑量以及佐劑與抗原的比例,關係到是否能夠誘導出所需的免疫應答反應和儘量減少不良反應。對於新佐劑和已上市的抗原結合物的劑量範圍,應參照已上市同類產品的用量。對於新佐劑和新抗原的結合物,既要研究佐劑的用量,也要注意選擇佐劑與新抗原的最佳比例。應儘可能在疫苗的目標人群中進行研究,並設計多個劑量組。

6.免疫增強效果:

臨床觀察應遵循GCP原則,設計時不僅應隨機、雙盲、設定對照,而且還應結合抗原和佐劑的特性。應在目標人群中進行觀察,如果年齡組的跨度較大,在設計中應事先進行分層或進行一個以上的臨床觀察。對於大多數臨床觀察,尤其是如果已獲得上市許可的疫苗抗原量發生了變化,則需要重點評價與保護有關的有效性免疫指標。如果沒有,就要對其免疫保護效果進行評價。對於新佐劑新抗原疫苗,還要採用預防同樣疾病的上市疫苗作為對照。如果沒有,也可採用目標人群可用的、其他不相關的疫苗作為安慰劑對照。必要時,還應設立多組對照。樣本量應滿足統計學要求。對非劣效試驗,必須事先設定非劣效的界值,並提供設定的依據。在設計臨床觀察使用的分析方法和樣本量大小時,還應適當考慮多因素影響的問題。

7.局部和全身反應:

研究表明,絕對安全的佐劑是不存在的。人們只能根據佐劑的作用機制進行調整,儘可能做到免疫刺激作用最大化,而毒副作用最低化。臨床觀察設計時,要充分考慮佐劑、佐劑與疫苗使用引起的不良反應的收集。如果是新佐劑與已上市抗原的臨床研究,應有與已上市疫苗(佐劑和抗原)不良反應的比較、分析。如果是新佐劑與新抗原,則應按照國家有關要求,系統而詳細地收集不良反應,包括局部和全身反應、有關係統的實驗室檢測指標和儀器檢查結果等。

六、疫苗佐劑的發展方向

儘管免疫學知識在近十年有了很大的進展，但令人吃驚的是在人類疫苗中還主要依賴鋁為基礎的複合物作為主要的佐劑。這種狀況在未來的幾十年對於已經確定的高效疫苗中都不會改變。然而新的重組亞單位和合成抗原引入到HIV、C型肝炎病毒、瘧疾和其它嚴重的疾病中以及對於慢性疾病和腫瘤的治療性疫苗的開發將會引入新的佐劑到臨床試驗中。新佐劑的劑型更應該與開發針對引起病理條件的感染性病原的新疫苗相關，這些病理學條件主要以免疫缺陷、低免疫力者以及高危人群為特徵。從這些高危人群開始，進一步採取措施推廣新佐劑的套用，可能在不久的將來人們負擔得起。作用機制的研究將進一步闡明佐劑活動背後的分子的相互作用。這些連同生物信息學的開發將會提高新佐劑研發能力。對佐劑的研究一直是疫苗研究過程中的重要環節，理想的佐劑應該是廣譜、無副作用、對免疫系統具備有效的激活作用，同時便於生產和使用。目前，還沒有任何一種佐劑具備這些要求。隨著人們對各種病原體的抗原成分的不斷深入了解和抗感染免疫機理的認識，對佐劑的研究也會更具有目標性。總之，多來源、多途徑研發活性強、可生物降解、無毒副作用，甚至有治療作用的新型佐劑正成為當前佐劑研究的熱點，佐劑正朝著多元化方向發展。新型佐劑的出現使我們在進行疫苗研究和製備時具有更多的選擇性。