新型小分子TLR3激動劑佐劑PVP-057的發現及其在疫苗免疫中的廣泛應用

《Nature Communications》：Discovery of a small molecule TLR3 agonist adjuvant

【字體： 大 中 小 】 時間：2025年12月05日 來源：Nature Communications 15.7

　　

在疫苗研發領域，佐劑的作用不可或缺，它們能夠增強抗原特異性免疫反應，提高疫苗的保護效果。然而，現有的佐劑選擇有限，特別是針對特定模式識別受體（PRR）的佐劑更是少之又少。Toll樣受體3（TLR3）作為識別雙鏈RNA（dsRNA）的關鍵受體，在抗病毒免疫中扮演重要角色，但其激動劑主要是大分子核苷酸類似物，如poly(I:C)等，這些分子存在合成復雜、分子量大、毒性較強等問題，限制了其在臨床中的應用。

目前TLR3激動劑的發展面臨多重挑戰。首先，核苷酸類激動劑分子量通常超過10 kDa，合成過程復雜，難以實現大規模生產。其次，這類分子往往激活多種信號通路，如poly(I:C)不僅激活TLR3，還能通過MDA5/RIG-I途徑激活MAVS信號，導致潛在的脫靶效應和毒性反應。此外，現有TLR3激動劑的水溶性和穩定性較差，制劑困難，進一步限制了其臨床應用。因此，研發一種小分子、特異性強、毒性低的TLR3激動劑佐劑成為該領域的迫切需求。

為了解決這一難題，波士頓兒童醫院精準疫苗計劃的研究團隊在《Nature Communications》上發表了他們的最新研究成果。研究人員通過高通量篩選技術，從20萬個小分子化合物庫中發現了一種噻唑苯甲酰胺衍生物PVP-057，該化合物能夠特異性激活TLR3信號通路，并表現出優異的佐劑活性。

在研究過程中，團隊采用了多種關鍵技術方法。他們利用THP-1單核細胞系進行高通量篩選，通過NF-κB活化和細胞粘附雙指標篩選潛在活性化合物。采用基因敲除細胞系（包括MyD88、TBK1、IRF3、TRIF敲除）和受體過表達細胞系（HEK-hTLR3、HEK-hTLR4）進行機制驗證。通過體外抑制實驗使用TLR3特異性抑制劑CU-CPT4a確認作用靶點。在小鼠模型中評估了PVP-057經肌肉注射和皮內注射兩種給藥途徑的佐劑效果，并與臨床標準佐劑AS01B進行對比。此外，團隊還開發了三步綠色合成路線，實現了PVP-057的高效、可放大合成。

PVP-057誘導THP-1細胞免疫調節且細胞毒性低

研究人員通過高通量篩選發現PVP-057能夠顯著誘導THP-1細胞的NF-κB和IRF信號通路活化，促進細胞表面共刺激分子CD80和CD86的表達，且不引起明顯的細胞凋亡。濃度依賴性實驗顯示，在25μM濃度下，PVP-057誘導的IRF活性比DMSO對照組高約33倍，NF-κB活性高約6.5倍，表明其具有強烈的干擾素偏向性激活特性。

PVP-057介導的IRF和NF-κB信號激活依賴于TLR3

通過基因敲除細胞實驗，研究人員發現PVP-057的活性不依賴于MyD88，但需要TBK1和IRF3的參與。更重要的是，TRIF敲除完全消除了PVP-057的活性，而TLR3過表達細胞實驗證實PVP-057能夠特異性激活TLR3信號通路，且這一活性可被TLR3特異性抑制劑CU-CPT4a所抑制。

PVP-057的高純度合成具有可擴展性和時間效率

研究團隊開發了一種三步合成路線，可在24小時內以約56%的收率獲得純度約98%的PVP-057。該合成方法具有良好的可擴展性，從初始的5毫克放大到1克規模，仍能保持一致的純度和活性。不同批次合成的化合物在體外活性實驗中表現出一致的效果。

PVP-057表現出強大的體內佐劑活性

小鼠實驗表明，PVP-057通過肌肉注射和皮內注射均能顯著增強水痘-帶狀皰疹病毒糖蛋白E（VZV gE）的體液免疫反應，誘導產生的抗體滴度在184天內維持較高水平。特別值得注意的是，皮內注射PVP-057佐劑的免疫效果優于肌肉注射，且與臨床標準佐劑AS01B相比，在誘導IgG和IgG1抗體方面表現出非劣效性。

PVP-057增強細胞免疫

除了體液免疫，PVP-057還能促進抗原特異性T細胞應答。皮內免疫后，PVP-057佐劑組小鼠脾臟CD4⁺T細胞中TNF和IL-2的表達顯著增加，表明其能夠誘導強大的細胞免疫反應。

PVP-057是TLR3依賴性佐劑

通過TLR3基因敲除小鼠實驗，研究人員證實PVP-057的佐劑活性完全依賴于TLR3信號通路。與野生型小鼠相比，TLR3敲除小鼠中PVP-057佐劑的免疫增強效果顯著降低，特別是Th1型免疫標志IgG2c抗體滴度下降了約13.86倍。

PVP-057可佐劑三價人類皰疹病毒疫苗

在多價疫苗應用中，PVP-057同樣表現出色。當與VZV gE、HSV gD2和CMV gB三種皰疹病毒抗原共同使用時，PVP-057能顯著增強針對所有三種抗原的抗體反應，展示了其作為多價疫苗佐劑的潛力。

本研究發現的PVP-057是首個被證實的小分子TLR3激動劑，具有分子量小（約574 g/mol）、合成簡便、特異性強、毒性低等優點。與現有核苷酸類TLR3激動劑相比，PVP-057的分子量僅為RGC100的約1/130，且合成過程更加綠色環保。

該研究的創新性在于首次報道了小分子化合物能夠特異性激活TLR3信號通路，為TLR3靶向治療提供了新的工具分子。PVP-057不僅可作為疫苗佐劑應用于傳染性疾病防治，還有潛力用于腫瘤免疫治療、自身免疫性疾病治療等領域。

更重要的是，PVP-057的成功發現為克服現有TLR3激動劑的局限性提供了新的解決方案。其簡單的化學結構、可放大的合成工藝以及良好的安全性特征，使其具有廣闊的臨床應用前景。特別是在精準疫苗學領域，PVP-057有望為不同人群（如老年人和嬰幼兒）定制個性化疫苗策略提供新的選擇。

總的來說，PVP-057的發現不僅豐富了TLR3信號調控的分子工具庫，也為疫苗佐劑研發開辟了新的方向。隨著后續研究的深入，這種小分子TLR3激動劑有望在感染性疾病預防、腫瘤免疫治療等多個領域發揮重要作用，為人類健康保駕護航。