結(jié)核病疫苗的研究進(jìn)展

簡(jiǎn)貴香 綜述 黃延風(fēng) 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院，兒童發(fā)育疾病研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，兒童發(fā)育重大疾病國(guó)家國(guó)際科技合作基地，兒科學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400014)

結(jié)核病(tuberculosis，TB)是由結(jié)核分枝桿菌(mycobacterium tuberculosis，Mtb)感染引起的一種慢性傳染性疾病，屬于嚴(yán)重危害全球人類生命健康的重大傳染病之一。結(jié)核病的發(fā)現(xiàn)時(shí)間很早，由1904年出土的新石器時(shí)代人的頸椎骨化石中發(fā)現(xiàn)[1]。而近年來(lái)，結(jié)核病的發(fā)病率、病死率均逐年升高。根據(jù)2017年世界衛(wèi)生組織(WHO)報(bào)道，2016年全球新增1 040萬(wàn)例結(jié)核病，約170萬(wàn)人死于結(jié)核病[2]。中國(guó)是結(jié)核病高負(fù)擔(dān)國(guó)家之一，居于全球第3位，僅次于印度及印度尼西亞，每年約90萬(wàn)例結(jié)核病新發(fā)病例[3]。隨著耐藥結(jié)核(drug-resistant tuberculosis，MDR-TB)、HIV感染患者和新發(fā)病例的不斷增多，結(jié)核病的防治形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。目前卡介苗(bacillus calmette guerin，BCG)是全球唯一用于預(yù)防Mtb感染的疫苗，自1921年來(lái)一直被廣泛應(yīng)用于預(yù)防Mtb感染，但近年來(lái)BCG的保護(hù)效能備受爭(zhēng)議。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)，BCG疫苗對(duì)于新生兒結(jié)核病及兒童重癥結(jié)核病(主要是粟粒性肺結(jié)核與結(jié)核性腦膜炎)的預(yù)防具有較好的效能，保護(hù)效能持續(xù)時(shí)間大約15年[4]，但對(duì)于潛伏結(jié)核感染及成人肺結(jié)核病的免疫保護(hù)效能不穩(wěn)定，保護(hù)效能為0～80%[5]，有時(shí)甚至可能誘發(fā)結(jié)核病與Mtb感染，因而歐洲部分發(fā)達(dá)國(guó)家僅針對(duì)明確有結(jié)核感染高危因素的新生兒、嬰兒及結(jié)核菌素試驗(yàn)(PPD)陰性的兒童接種BCG，而不再普遍接種卡介苗[6]。此外，合并HIV感染的患兒在患播散型卡介苗病的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未感染HIV患兒，高達(dá)數(shù)百倍，病死率高達(dá)75%，因此，WHO不推薦HIV陽(yáng)性患兒接種卡介苗[7]。所以新型結(jié)核病疫苗的研究迫在眉睫。因此本文旨在對(duì)結(jié)核病疫苗的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

卡介苗是目前唯一用于Mtb感染的預(yù)防性疫苗，但其保護(hù)效能不足以控制全球結(jié)核病的流行，新型結(jié)核病疫苗的研究刻不容緩。目前正在研究的結(jié)核病候選疫苗大約有200種，其主要研究方向：(1)能夠取代BCG的基礎(chǔ)免疫疫苗；(2)能夠增強(qiáng)BCG免疫效果的加強(qiáng)免疫疫苗；(3)用于結(jié)核病治療的治療性疫苗。

1 基礎(chǔ)免疫疫苗

基礎(chǔ)免疫疫苗大多是重組BCG疫苗，是在BCG的基礎(chǔ)上引入基因或者刪減基因以增強(qiáng)BCG的免疫保護(hù)效能，所得到的一種優(yōu)于BCG、更加安全有效的新型疫苗。主要代表疫苗為VPM1002和MTBVAC。

1.1 VPM1002

VPM1002是由德國(guó)馬普協(xié)會(huì)和印度血清研究所研發(fā)的一種重組BCG疫苗，它是用李斯特菌毒素O基因取代尿素酶的C基因，以加強(qiáng)BCG的細(xì)胞免疫及免疫保護(hù)效能。VPM1002是目前最有可能取代BCG的疫苗，已通過(guò)了Ⅱa期臨床試驗(yàn)[8]，證明了VPM1002在新生兒中具有良好的安全性、免疫原性及免疫耐受性，目前正在接觸HIV暴露和未暴露新生兒的Ⅱb期研究中[9]。Farinacci M等[10]的研究表明，VPM1002感染小鼠與BCG相比，誘導(dǎo)CD4+和CD8+T細(xì)胞免疫反應(yīng)應(yīng)答更為強(qiáng)大，提示VPM1002 比卡介苗更有效。Martin G等[11]的小鼠實(shí)驗(yàn)表明，單次接種BCG不足以長(zhǎng)期保護(hù)小鼠受Mtb的感染，而接種VPM1002的免疫效能顯著優(yōu)于BCG，并且在重癥聯(lián)合免疫缺陷小鼠中接種VPM1002比卡介苗更加安全。

1.2 MTBVAC

MTBVAC是由西班牙薩拉戈薩大學(xué)與BioFabri共同研發(fā)的一種Mtb的減毒活性衍生物，在研制過(guò)程中刪除了兩個(gè)毒力基因(phoP和fadD26)，保留了大多數(shù)Mtb的T細(xì)胞表位，其中包括了BCG的主要免疫顯性抗原ESAT6和CFP10[12]。在MTBVAC中，phoP的缺失導(dǎo)致ESAT-6的產(chǎn)生而無(wú)法導(dǎo)出，同時(shí)該菌也不組裝phoP調(diào)控的參與免疫抑制的復(fù)雜細(xì)胞壁脂質(zhì)從而影響Mtb的存活[13]。目前該疫苗在Ⅱ期臨床試驗(yàn)階段。Spertin F等[14]的研究表明，MTBVAC的安全性和生物分布譜與BCG相似，可能有更好的免疫保護(hù)作用，但還需更多的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

2 加強(qiáng)免疫疫苗

加強(qiáng)免疫疫苗是在接種BCG疫苗后作為增強(qiáng)劑使用，用以增強(qiáng)BCG疫苗所誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答反應(yīng)，主要包括亞單位疫苗及活載體疫苗兩大類。

2.1 亞單位疫苗

亞單位疫苗的研究始于20世紀(jì)80年代，是通過(guò)一個(gè)或多個(gè)Mtb組分(如核酸、蛋白、多肽、脂類等)，聯(lián)合佐劑制成的疫苗，其中主要是重組蛋白疫苗。目前主要用于亞單位疫苗的候選抗原有Ag85、ESAT-6、CFP10和熱休克蛋白(如HSP65、HSP70)等，常用佐劑為IC31、CAF01、ASO1E等。其中有望成為首劑接種的疫苗：(1)以IC31為佐劑的Ag85B和ESAT-6混合肽(Hybrid 1-IC31)；(2)以CAF01為佐劑的Ag85B和 ESAT-6混合肽(Hybrid1-CAF01)。兩者均是以Ag85B和ESAT-6的融合蛋白，添加佐劑IC31或CAF01研制而成的結(jié)核病亞單位疫苗，能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生更強(qiáng)的細(xì)胞免疫應(yīng)答。目前Hybrid 1-IC31和Hybrid1-CAF01均在Ⅱ期臨床試驗(yàn)中，其中Hybrid 1-IC31為目前的研究熱點(diǎn)。有研究表明，Ag85B[12]與ESAT-6[15]都是由Mtb表達(dá)的重要抗原，Ag85B是Mtb潛伏期的重要抗原之一，ESAT-6在Mtb的表達(dá)具有很強(qiáng)的免疫原性，但其強(qiáng)大的免疫應(yīng)答反應(yīng)的產(chǎn)生需要添加佐劑來(lái)增加保護(hù)性。IC31是一種新型佐劑，由陽(yáng)離子聚氨基酸和寡脫氧核苷酸兩部分組成。多項(xiàng)研究[16-18]表明，IC31可誘導(dǎo)多種抗原產(chǎn)生強(qiáng)大的細(xì)胞和體液免疫應(yīng)答反應(yīng)，并可在結(jié)核病動(dòng)物模型中發(fā)揮作用。Van Dissel J T等[19]的研究證明Hybrid 1-IC31擁有良好的耐受性及強(qiáng)大的T細(xì)胞免疫原性，成本低且保質(zhì)期長(zhǎng)。

2.2 活載體疫苗

活載體疫苗是通過(guò)基因工程技術(shù)將外源基因?qū)肽康妮d體中復(fù)制，表達(dá)外源抗原以誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異性的細(xì)胞和體液免疫應(yīng)答。目前的活載體疫苗多是在重組痘苗病毒或腺病毒基礎(chǔ)上研發(fā)的，以MVA85A與Ad5Ag85A為代表。

MVA85A是由英國(guó)牛津大學(xué)以牛痘苗安卡拉病毒為載體研制出的一種活載體疫苗，能夠表達(dá)抗原Ag85A，并能誘導(dǎo)T細(xì)胞免疫應(yīng)答反應(yīng)。因此，MVA85A擁有高度的免疫保護(hù)效能。Ⅰ 期臨床試驗(yàn)表明MVA85A在健康成人中是安全且耐受良好的[20]。Ⅱ期臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)接種HIV暴露的新生兒的MVA85A初次免疫是安全的，并且能誘導(dǎo)早期的適度的特異性免疫應(yīng)答反應(yīng)，而不干擾或增強(qiáng)后續(xù)BCG疫苗接種的免疫原性[21]。目前將進(jìn)行Ⅲ期臨床試驗(yàn)，該疫苗前景良好，有望用于不同年齡甚至是HIV陽(yáng)性患者。

Ad5Ag85A是由歐洲Crucell NV生物技術(shù)公司以腺病毒為載體研制的一種表達(dá)抗原Ag85A的活載體疫苗，能引起CD4+、CD8+T細(xì)胞免疫應(yīng)答反應(yīng)，目前在Ⅱ期臨床試驗(yàn)中。Wang J等[22]的肺結(jié)核小鼠模型中發(fā)現(xiàn)Ad5Ag85A預(yù)防結(jié)核感染比單獨(dú)應(yīng)用BCG更有效。Zhou X等[23]的豚鼠試驗(yàn)證明，與單獨(dú)使用卡介苗相比，Ad5Ag85A疫苗，特別是經(jīng)鼻黏膜途徑，能顯著提高接種BCG誘導(dǎo)的豚鼠的長(zhǎng)期存活時(shí)間。

3 治療性疫苗

治療性疫苗主要用于已感染結(jié)核患者的輔助性治療，主要包括M. vaccae與RUTI疫苗。

3.1 M.vaccae

M. vaccae是一種無(wú)細(xì)胞母牛分枝桿菌制劑疫苗，由高溫滅活的母牛分枝桿菌菌株制成的一種雙向免疫調(diào)節(jié)制劑，用于結(jié)核病的輔助治療。早有研究證明，M.vaccae在結(jié)核病治療中能夠增強(qiáng)Th1 應(yīng)答，抑制Th2細(xì)胞因子的產(chǎn)生，以增強(qiáng)機(jī)體的適應(yīng)性免疫，從而促進(jìn)結(jié)核病的康復(fù)[24]。Ⅰ期及Ⅱ期臨床試驗(yàn)均證明了M.vaccae具有很好的免疫保護(hù)性及安全性[25-27]，目前M.vaccae正在進(jìn)行Ⅲ期臨床試驗(yàn)。有研究報(bào)道，在MDR-TB患者中，單獨(dú)予以異煙肼和單次注射M.vaccae治療的患者，沒(méi)有人能從細(xì)菌學(xué)上治愈，而給予異煙肼及多劑M.vaccae(最多12劑)的患者擁有較好的細(xì)菌治愈率[28]；在合并HIV感染的患者中，M.vaccae可誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞對(duì)疫苗抗原的增殖反應(yīng)，亦具有較好的安全性和免疫原性[29]。因此，M.vaccae是一種潛在的結(jié)核病免疫治療藥物，可能有效治療肺結(jié)核[30]。

3.2 RUTI疫苗

RUTI疫苗是西班牙Archivel Pharma開(kāi)發(fā)的一種針對(duì)潛伏期結(jié)核分枝桿菌(latent tuberculosis infection, LTBI)的治療性疫苗，由結(jié)核分枝桿菌細(xì)胞的解毒細(xì)胞片段組成。Ⅰ期臨床試驗(yàn)證明了RUTI疫苗在健康人群中有良好的免疫保護(hù)性及耐受性[28]。Ⅱ期臨床試驗(yàn)證明了RUTI在潛伏性結(jié)核(LTBI)患者和合并HIV感染的結(jié)核病患者具有良好的安全性、耐受性與免疫原性[29]。在動(dòng)物試驗(yàn)中，RUTI疫苗與藥物聯(lián)合應(yīng)用證明對(duì)結(jié)核病的治療是有效的[30]。RUTI疫苗在結(jié)核病預(yù)防和免疫治療中具有潛在的作用，尤其是對(duì)于合并HIV感染的患者，其免疫治療作用不可忽視。

4 小結(jié)

隨著時(shí)代的進(jìn)展，MDR-TB、HIV感染患者和新發(fā)病例的不斷增多，結(jié)核病的防控仍是一個(gè)世界性難題。近年來(lái)隨著對(duì)結(jié)核疫苗的免疫機(jī)制及Mtb感染機(jī)制相關(guān)研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)新型預(yù)防性疫苗及治療性疫苗的研發(fā)可能有助于激發(fā)Mtb在機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生特異性的免疫應(yīng)答反應(yīng)，以期清除體內(nèi)Mtb。目前新型疫苗的研究也取得階段性的進(jìn)展，不少疫苗已經(jīng)進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段，正在評(píng)估其安全有效性及免疫效能。尤其是治療性疫苗的研究，M.vaccae與RUTI在結(jié)核病的輔助治療方面均有潛在的價(jià)值，有望成功上市。其中，M.vaccae在MDR-TB及合并HIV感染的患者中也表現(xiàn)出良好的免疫保護(hù)效能及免疫治療作用。相信隨著醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展，定能研制出安全有效且優(yōu)于BCG免疫效能的疫苗，控制全球結(jié)核病的流行。