《Vaccine》：Heterologous vs. homologous vaccine regimens: Sulfated lactosyl archaeol (SLA) archaeosome-adjuvanted SARS-CoV-2 spike protein boost following an mRNA/LNP prime induces robust and balanced immune responses
編輯推薦：
本研究針對SARS-CoV-2疫苗免疫實踐中可能出現的異源接種問題，系統比較了基于mRNA/LNP和SLA古菌體佐劑蛋白亞單位疫苗的同源與異源免疫策略。結果表明，所有方案均能誘導強效體液免疫，但免疫印記效應影響抗體亞型比例。關鍵發現是，mRNA/LNP初免后使用SLA佐劑蛋白加強（RNA/Prot）可誘導最平衡的CD4+與CD8+T細胞應答，顯著增強CD4+T細胞活性而不削弱CD8+T細胞反應，為優化疫苗策略提供了重要 preclinical 依據。
新冠疫情席卷全球，疫苗接種成為對抗SARS-CoV-2（嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2）的關鍵武器。在短短數年內，多種技術平臺的疫苗被研發并投入使用，包括率先獲批的mRNA/LNP（信使RNA/脂質納米顆粒）疫苗（如輝瑞的Comirnaty?和莫德納的Spikevax?），以及隨后出現的病毒載體、滅活病毒和佐劑蛋白亞單位疫苗（如諾瓦瓦克斯的Nuvaxovid?）。這種多平臺并存的局面導致了一個現實問題：在后續加強免疫時，很多人將接種與初始疫苗不同類型的疫苗，即進行“異源”加強接種。那么，這種混合搭配的接種策略，其免疫效果究竟如何？與使用同一種疫苗進行“同源”加強相比，是更好、更差，還是各有千秋？這些問題對于制定長期有效的免疫策略至關重要。
盡管已有一些臨床觀察數據表明異源接種可能不劣于甚至優于同源接種，但由于人群背景（如既往感染史、接種間隔等）存在高度異質性，很難在人體試驗中精確解讀不同疫苗組合引發的免疫應答特征。因此，在受控的動物模型中進行頭對頭的比較研究，能夠更清晰地揭示不同疫苗接種策略背后的免疫學機制。加拿大國家研究委員會（National Research Council Canada）的研究團隊在《Vaccine》雜志上發表了一項研究，旨在系統評估基于mRNA/LNP和一種新型佐劑——硫酸化乳糖古菌體（Sulfated Lactosyl Archaeol, SLA） archaeosome佐劑的蛋白亞單位疫苗，在小鼠模型中進行的同源與異源接種所產生的免疫應答差異。
為了回答上述問題，研究人員設計了一項嚴謹的動物實驗。他們使用了SARS-CoV-2原始毒株（武漢株）的刺突蛋白（Spike）作為模型抗原。mRNA疫苗采用與臨床獲批疫苗相似的設計，包含N1-甲基假尿苷修飾，并封裝在含有SM-102離子化脂質的LNP中。蛋白疫苗則使用了一種通過resistin（抵抗素）三聚化穩定的刺突蛋白，并輔以SLA古菌體作為佐劑。實驗將C57BL/6小鼠分為若干組，分別接受不同的初免-加強方案：同源的mRNA/LNP（RNA/RNA）或佐劑蛋白（Prot/Prot）；異源的蛋白初免/mRNA加強（Prot/RNA）或mRNA初免/佐劑蛋白加強（RNA/Prot）。此外，還設置了一個重要對照組，即mRNA初免后使用無佐劑的蛋白加強（RNA/Unadjuvanted Protein），以明確SLA佐劑在異源加強中的作用。所有免疫均通過肌肉注射完成。研究主要技術方法包括：使用酶聯免疫吸附試驗（ELISA）檢測血清中抗原特異性抗體（IgG）及其亞類（IgG1, IgG2c）水平；采用細胞基于的刺突蛋白-hACE2（人血管緊張素轉換酶2）結合抑制試驗評估血清中和活性；通過干擾素-γ（IFN-γ）酶聯免疫斑點試驗（ELISpot）和細胞內細胞因子染色（ICCS）流式細胞術全面分析脾臟中抗原特異性T細胞的反應，包括CD4+和CD8+T細胞的活化、細胞因子（IFN-γ, TNF-α, IL-2）表達及多功能性。
1. 體液免疫應答：強效且相似的抗體反應，但亞類分布揭示免疫印記
研究人員首先檢測了疫苗接種后產生的抗體反應。結果顯示，無論是同源還是異源接種方案，所有組別的小鼠在加強免疫后（第35天）均產生了非常高水平且無顯著差異的刺突蛋白特異性總IgG抗體。血清中和實驗也表明，所有疫苗方案誘導的中和抗體活性均顯著高于未免疫的 na?ve（初始）小鼠，且各組間無統計學差異。這說明，從總體體液免疫的強度和中和能力來看，這些疫苗接種策略都是有效的。
然而，當深入分析抗體的亞類時，差異顯現出來。同源的mRNA/LNP（RNA/RNA）方案誘導了相對平衡的IgG1和IgG2c反應（IgG1:IgG2c比值約為1.7-1.8）。而同源的佐劑蛋白（Prot/Prot）方案則呈現出明顯的IgG1優勢（比值高達17-19）。有趣的是，異源接種組的抗體亞類模式與其初免疫苗的類型高度一致：Prot/RNA組（蛋白初免）表現出與Prot/Prot組相似的IgG1優勢，而RNA/Prot組（mRNA初免）則保持了與RNA/RNA組相似的平衡狀態。這一現象提示了“免疫印記”的存在，即機體對首次接觸的抗原/佐劑組合產生的免疫記憶特征，會顯著影響后續加強免疫應答的某些方面，特別是抗體的亞類偏向。此外，RNA/Unadjuvanted Protein組（無佐劑蛋白加強）的抗體水平和中和活性均顯著低于RNA/Prot組，明確證明了SLA佐劑在異源加強中對于增強免疫應答至關重要。
2. 細胞免疫應答：接種順序決定T細胞反應強度與平衡性
對脾臟T細胞的分析揭示了更為顯著的差異。IFN-γ ELISpot結果顯示，初始免疫采用mRNA/LNP的方案（即RNA/RNA和RNA/Prot組）所誘導的抗原特異性T細胞反應強度，遠超初始免疫采用佐劑蛋白的方案（Prot/Prot和Prot/RNA組），相差近10倍。這表明，mRNA/LNP作為初免疫苗，能更有效地啟動強烈的T細胞免疫。
通過更精細的細胞內細胞因子染色（ICCS）分析CD4+和CD8+T細胞的活化和功能，研究發現了關鍵結果：
- •
同源方案特征鮮明：RNA/RNA方案誘導了強烈的、以CD8+T細胞為主的細胞免疫反應，CD4+T細胞反應相對較弱。而Prot/Prot方案則主要激活CD4+T細胞，CD8+T細胞反應較弱。
- •
異源方案效果迥異：Prot/RNA方案（蛋白初免/mRNA加強）的細胞免疫反應整體較弱。相比之下，RNA/Prot方案（mRNA初免/佐劑蛋白加強）表現出獨特的優勢：它不僅維持了與RNA/RNA方案相似的高水平CD8+T細胞反應，還顯著增強了CD4+T細胞的反應。這使得RNA/Prot組成為唯一一個同時誘導出顯著高于背景水平的抗原特異性IFN-γ+CD4+和CD8+T細胞的組別，實現了最“平衡”的細胞免疫應答。
- •
T細胞多功能性：對表達多種細胞因子（TNF-α, IL-2, IFN-γ）的“多功能”T細胞分析顯示，RNA/Prot方案誘導的CD4+和CD8+T細胞中，多功能細胞的占比最高（分別達34.5%和33.8%），表明其誘導的T細胞質量更優。
3. 討論與結論：優化疫苗策略的新路徑
這項研究首次在受控的動物模型中，直接頭對頭比較了mRNA/LNP與SLA古菌體佐劑蛋白亞單位疫苗的同源和異源接種策略。其主要結論可歸納為：
- 1.
免疫印記影響抗體質量：初免疫苗的類型決定了后續免疫應答中抗體亞類（IgG1/IgG2c）的偏向，這反映了免疫系統的記憶特性。
- 2.
初免平臺決定細胞免疫強度：mRNA/LNP作為初免疫苗，能誘導出遠比佐劑蛋白初免更強烈的T細胞反應基礎。
- 3.
最優異源策略顯現：在mRNA/LNP初免的基礎上，使用SLA佐劑蛋白進行加強（RNA/Prot），能夠產生協同效應。該策略不僅保持了mRNA疫苗誘導的強大CD8+T細胞（細胞毒性T細胞）反應，還顯著增強了CD4+T細胞（輔助性T細胞）的活化和多功能性，從而獲得更全面、更平衡的體液和細胞免疫。
- 4.
佐劑的關鍵作用：在異源加強中，SLA古菌體佐劑是增強免疫應答不可或缺的組成部分。
這項研究的意義重大。它為解決當前mRNA疫苗可能存在的免疫反應持久性不足問題提供了新思路。CD4+T細胞，特別是濾泡輔助性T細胞（Tfh），對于生發中心（Germinal Centre）反應和長效漿細胞（Long-Lived Plasma Cells, LLPCs）的形成至關重要，后者是維持長期體液免疫的關鍵。RNA/Prot策略所誘導的強效且平衡的CD4+和CD8+T細胞反應，可能有助于產生更持久保護力。SLA作為一種強效佐劑，其在此策略中的價值得到了凸顯。這些發現不僅對SARS-CoV-2的疫苗優化有指導意義，也為其他疾病（如流感、RSV）的mRNA疫苗與佐劑蛋白疫苗聯合使用策略提供了寶貴的 preclinical 證據。在未來，針對不同人群和疫情發展階段，采用靈活、優化的異源接種方案，或許能更有效地控制疾病傳播、減輕社會負擔。
