疫苗佐劑QS-21的作用機理及在疫苗研究中的應(yīng)用
在疫苗開發(fā)領(lǐng)域，佐劑扮演著至關(guān)重要的角色，它們能夠顯著增強疫苗的免疫效力。而 QS-21 （QA 21V1，M10611，AbMole）作為一種極具潛力的疫苗佐劑，在多種疫苗的研發(fā)中扮演著重要的角色。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點蛋白、化合物庫、抗生素等試劑，全球大量文獻專利引用。
一、QS-21 的來源、結(jié)構(gòu)和作用機理
QS-21 （皂苷 QA 21V1，M10611，AbMole）是一種從智利皂皮樹（Quillaja saponaria）樹皮中提取的皂苷類化合物。其分子結(jié)構(gòu)由四個不同的結(jié)構(gòu)域組成：一個親脂性的三萜核心、C3 位置含有支鏈三糖，在 C28 位置連接了一個線性的四糖鏈和一個含有阿拉伯呋喃糖的二聚體酰基鏈（圖1）[1]。
圖1. QS-21的結(jié)構(gòu)和生物合成機制[1]
QS-21（M10611，AbMole）作為一種免疫刺激型皂苷，能夠通過多種途徑增強機體的免疫反應(yīng)。它主要通過作用于抗原呈遞細(xì)胞（如樹突狀細(xì)胞）和 T 細(xì)胞，同時刺激 Th2 介導(dǎo)的體液免疫和 Th1 細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)。其具體機制如下：經(jīng)細(xì)胞內(nèi)吞作用后，外源蛋白抗原和 QS-21 被遞送到樹突狀細(xì)胞 （DC）。 QS-21 可以介導(dǎo)胞內(nèi)體膜的破壞，隨后裂解的蛋白質(zhì)抗原可以通過蛋白酶體機制在胞質(zhì)溶膠中進一步加工成更小的肽片段。降解的肽通過轉(zhuǎn)運蛋白易位到內(nèi)質(zhì)網(wǎng) （ER） 中，并與新合成的 MHC I 類 （MHC-I） 分子結(jié)合，從而通過高爾基體囊泡遷移到DC細(xì)胞的表面，最后通過 T 細(xì)胞受體 （TCR） 將抗原肽呈遞給未成熟的T淋巴細(xì)胞。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學(xué)用于動物體內(nèi)實驗，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
此外，QS-21（M10611，AbMole）還能夠激活 NLRP3 炎性小體，進而釋放 caspase-1 依賴性細(xì)胞因子 IL-1β 和 IL-18，這些細(xì)胞因子可以促進 Th17 細(xì)胞的成熟或驅(qū)動 INF-γ 介導(dǎo)的 Th1 反應(yīng)[2-4]。研究表明，QS-21 可以促進小鼠的高抗原特異性抗體反應(yīng)和 CD8+ T 細(xì)胞反應(yīng)，并有利于 IgG1 和 IgG2a 的平衡[3]。
圖2. QS-21 相關(guān)皂苷佐劑作用機制的示意圖[3]。
二、QS-21 的應(yīng)用
由于其強大的免疫刺激作用，QS-21（M10611，AbMole）已被廣泛應(yīng)用于研究增強多種疫苗的效果。在腫瘤研究領(lǐng)域中，QS-21在實驗中作為多種癌癥疫苗的佐劑被使用，實驗結(jié)果表明可增強腫瘤相關(guān)抗原特異性免疫反應(yīng)。例如，通過與TA-MUC1（腫瘤異常糖化相關(guān)粘蛋白-1）和輔助性T細(xì)胞表位等腫瘤抗原共價結(jié)合，QS-21 引發(fā)的識別癌細(xì)胞的 IgG 抗體反應(yīng)是對照組的 3 倍以上[5]。此外，QS-21 還被用于多種黑色素瘤的抑制，例如，GM2-KLH 疫苗聯(lián)合 QS-21 在黑色素瘤小鼠模型中誘導(dǎo)了高水平的 IgM 和 IgG 抗體反應(yīng)。
圖3. QS-21可提高小鼠血清中抗MUC1抗體（IgG）的水平[5]
QS-21（皂苷 QA 21V1，M10611，AbMole）也在其它疫苗的研發(fā)中具有重要的應(yīng)用，可用作瘧疾、帶狀皰疹、流感等疫苗的佐劑并用于動物實驗的研究。例如 QS-21 和單磷酸脂質(zhì) A的聯(lián)合能夠顯著增強瘧疾疫苗的免疫原性。也有研究表明QS-21可以作為免疫佐劑在小鼠模型中誘導(dǎo)百日咳疫苗的體液和細(xì)胞反應(yīng)[6]。
圖4. QS-21作為百日咳疫苗的佐劑誘導(dǎo)小鼠的細(xì)胞免疫反應(yīng)[6]。
參考文獻
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