佐劑是疫苗的重要組成部分,是一種添加劑或者載體,通過改善獲得性免疫回響的水平,或者刺激固有免疫系統而誘導有效的免疫反應,同時,對宿主是無毒、安全的。在傳統意義上,佐劑的主要功能是加速產生持久的免疫回響,提高免疫低下體系的免疫回響,減少抗原用量,降低免疫成本,促進產生親和力和中和能力強的抗體,激活特異性細胞免疫反應等。近年來,佐劑的第二類功能也得到了越來越多的重視,即通過選擇不同的佐劑可以誘導不同類型的免疫回響。比如,對於預防性疫苗來說,誘導持久的體液免疫回響是十分重要的,而對於治療性疫苗來說,誘導機體產生細胞免疫效應則更為理想。
佐劑有許多不同的類型,主要包括:礦物鹽,如氫氧化鋁(也稱為鋁佐劑)和磷酸鋁鹽;油/水乳液,例如MF59;顆粒性佐劑,如由病毒膜蛋白嵌入雙層膜構成的類病毒、免疫刺激複合物(ISCOMS)等;來自細菌成分的衍生物,如卡介苗素(bacille Calmette-Guérin,BCG);來自植物成分的衍生物,如purified皂角苷(如QS21);細胞因子,如GM-CSF、IL-12和IL-2。這些免疫佐劑通過介導的不同免疫回響來發揮作用。根據用途,佐劑分為預防性疫苗用佐劑和治療性疫苗用佐劑。對於預防性佐劑來說,由於其套用主體為健康成人和兒童,對安全性要求十分嚴格,迄今為止,氫氧化鋁是獲得美國FDA批准的佐劑,MF59被歐盟批准用於流感疫苗,AS03獲得歐盟的批准用於B肝病毒和人乳頭瘤病毒疫苗的佐劑,其他佐劑均處於研究狀態。
根據發揮作用的模式可以將佐劑分為三個類型[1]:A:主要來源於病原成分,特異性作用於抗原遞呈細胞,向其提供危險信號,如誘導DC細胞成熟,促進DC細胞的抗原遞呈能力,同時促進DC細胞表達共刺激因子的能力。B:只是促進抗原的遞呈,主要是吸附和遞送抗原的物質,包括礦物鹽、油/水或者水/油乳劑、脂質體、納米顆粒和微球等。C:直接提供特異性免疫刺激,不需要抗原遞呈細胞的活化,主要包括可溶性因子,例如IFN和腫瘤壞死因子,或者是CD28特異的單克隆抗體,這種抗體被用以模擬CD80或者CD86的功能。目前認為B型佐劑的機理主要包括以下方面:通過吸附抗原來促進並延長抗原遞呈時間,保護抗原免於被快速水解或者酶解;將抗原直接遞送到淋巴結中,或者促進抗原遞呈細胞的靶向性;有些B型佐劑甚至可以通過觸發抗原的交叉遞呈而誘導強烈的細胞毒性T淋巴細胞(CTL)回響。但是現有多數B型佐劑的一個明顯缺陷是它們缺少免疫刺激作用,可能會導致免疫抑制。將A型和B型佐劑聯合套用,或者提高B型佐劑的免疫刺激能力,都是獲得新型佐劑的有效途徑。將納米顆粒直接作為免疫刺激劑,或者將抗原成分與納米顆粒相結合,形成免疫刺激與抗原遞送相結合的複合體系,均屬於納米免疫佐劑的範疇。
納米顆粒的生物學特性之一是容易被多種細胞攝取。由於納米顆粒在維度上與微生物相當,它們能夠更好地被抗原遞呈細胞吞噬,把抗原更多地帶入到細胞中,從而增強蛋白和多肽引起的免疫回響。納米顆粒還可以增加小分子抗原的尺寸,並對其表面進行修飾。同時,某些類型的納米顆粒自身對免疫系統就具有刺激作用。因此,納米顆粒有可能發展成為一類新型的納米佐劑。將納米顆粒作為疫苗的佐劑,一方面可以利用其載體性質來提高抗原遞呈細胞對抗原的吞噬能力,另一方面,可以利用其對免疫細胞的作用來觸發機體的固有免疫回響,並最終誘導有效的特異性免疫回響。腫瘤相關抗原的種類很多,主要包括特定腫瘤抗原(蛋白分子、多肽)、腫瘤裂解蛋白、滅活的腫瘤細胞、核酸、外排小體等。通常有兩種方式可以將抗原與納米材料連線起來。一種是將抗原包覆到脂質體或者可降解高分子形成的納米顆粒中,例如聚乳酸PLA、聚乙醇酸PLGA、二硫鍵交聯的聚丙烯酸酯,或者聚多糖類如普魯蘭或者殼聚糖。通過這種方式,納米顆粒可以將抗原帶入到細胞中,顆粒在胞質中降解,釋放抗原。但是,這類有機高分子構成的納米顆粒的免疫刺激性較弱,通常還需要在顆粒中共包裹分子佐劑。另一種方式是將抗原連線到納米顆粒的表面,這些顆粒可以是生物降解的,也可以是非生物降解的無機材料,如碳納米管、金納米顆粒、矽納米顆粒等。一些無機納米顆粒對免疫系統具有較強的刺激作用,因此,一般不需要同時使用分子佐劑。
1. Hafner AM, Corthésy B, Merkle HP. Particulate formulations for the delivery of poly (I:C) as vaccine adjuvant. Advanced Drug Delivery Reviews, 2013, 65:1386-1399.