结核病疫苗的研究进展

简贵香 综述 黄延风 审校

(重庆医科大学附属儿童医院，儿童发育疾病研究教育部重点实验室，儿童发育重大疾病国家国际科技合作基地，儿科学重庆市重点实验室，重庆 400014)

结核病(tuberculosis，TB)是由结核分枝杆菌(mycobacterium tuberculosis，Mtb)感染引起的一种慢性传染性疾病，属于严重危害全球人类生命健康的重大传染病之一。结核病的发现时间很早，由1904年出土的新石器时代人的颈椎骨化石中发现[1]。而近年来，结核病的发病率、病死率均逐年升高。根据2017年世界卫生组织(WHO)报道，2016年全球新增1 040万例结核病，约170万人死于结核病[2]。中国是结核病高负担国家之一，居于全球第3位，仅次于印度及印度尼西亚，每年约90万例结核病新发病例[3]。随着耐药结核(drug-resistant tuberculosis，MDR-TB)、HIV感染患者和新发病例的不断增多，结核病的防治形势越来越严峻。目前卡介苗(bacillus calmette guerin，BCG)是全球唯一用于预防Mtb感染的疫苗，自1921年来一直被广泛应用于预防Mtb感染，但近年来BCG的保护效能备受争议。近年来发现，BCG疫苗对于新生儿结核病及儿童重症结核病(主要是粟粒性肺结核与结核性脑膜炎)的预防具有较好的效能，保护效能持续时间大约15年[4]，但对于潜伏结核感染及成人肺结核病的免疫保护效能不稳定，保护效能为0～80%[5]，有时甚至可能诱发结核病与Mtb感染，因而欧洲部分发达国家仅针对明确有结核感染高危因素的新生儿、婴儿及结核菌素试验(PPD)阴性的儿童接种BCG，而不再普遍接种卡介苗[6]。此外，合并HIV感染的患儿在患播散型卡介苗病的风险远远高于未感染HIV患儿，高达数百倍，病死率高达75%，因此，WHO不推荐HIV阳性患儿接种卡介苗[7]。所以新型结核病疫苗的研究迫在眉睫。因此本文旨在对结核病疫苗的研究进展进行综述。

卡介苗是目前唯一用于Mtb感染的预防性疫苗，但其保护效能不足以控制全球结核病的流行，新型结核病疫苗的研究刻不容缓。目前正在研究的结核病候选疫苗大约有200种，其主要研究方向：(1)能够取代BCG的基础免疫疫苗；(2)能够增强BCG免疫效果的加强免疫疫苗；(3)用于结核病治疗的治疗性疫苗。

1 基础免疫疫苗

基础免疫疫苗大多是重组BCG疫苗，是在BCG的基础上引入基因或者删减基因以增强BCG的免疫保护效能，所得到的一种优于BCG、更加安全有效的新型疫苗。主要代表疫苗为VPM1002和MTBVAC。

1.1 VPM1002

VPM1002是由德国马普协会和印度血清研究所研发的一种重组BCG疫苗，它是用李斯特菌毒素O基因取代尿素酶的C基因，以加强BCG的细胞免疫及免疫保护效能。VPM1002是目前最有可能取代BCG的疫苗，已通过了Ⅱa期临床试验[8]，证明了VPM1002在新生儿中具有良好的安全性、免疫原性及免疫耐受性，目前正在接触HIV暴露和未暴露新生儿的Ⅱb期研究中[9]。Farinacci M等[10]的研究表明，VPM1002感染小鼠与BCG相比，诱导CD4+和CD8+T细胞免疫反应应答更为强大，提示VPM1002 比卡介苗更有效。Martin G等[11]的小鼠实验表明，单次接种BCG不足以长期保护小鼠受Mtb的感染，而接种VPM1002的免疫效能显著优于BCG，并且在重症联合免疫缺陷小鼠中接种VPM1002比卡介苗更加安全。

1.2 MTBVAC

MTBVAC是由西班牙萨拉戈萨大学与BioFabri共同研发的一种Mtb的减毒活性衍生物，在研制过程中删除了两个毒力基因(phoP和fadD26)，保留了大多数Mtb的T细胞表位，其中包括了BCG的主要免疫显性抗原ESAT6和CFP10[12]。在MTBVAC中，phoP的缺失导致ESAT-6的产生而无法导出，同时该菌也不组装phoP调控的参与免疫抑制的复杂细胞壁脂质从而影响Mtb的存活[13]。目前该疫苗在Ⅱ期临床试验阶段。Spertin F等[14]的研究表明，MTBVAC的安全性和生物分布谱与BCG相似，可能有更好的免疫保护作用，但还需更多的实验来验证。

2 加强免疫疫苗

加强免疫疫苗是在接种BCG疫苗后作为增强剂使用，用以增强BCG疫苗所诱导的免疫应答反应，主要包括亚单位疫苗及活载体疫苗两大类。

2.1 亚单位疫苗

亚单位疫苗的研究始于20世纪80年代，是通过一个或多个Mtb组分(如核酸、蛋白、多肽、脂类等)，联合佐剂制成的疫苗，其中主要是重组蛋白疫苗。目前主要用于亚单位疫苗的候选抗原有Ag85、ESAT-6、CFP10和热休克蛋白(如HSP65、HSP70)等，常用佐剂为IC31、CAF01、ASO1E等。其中有望成为首剂接种的疫苗：(1)以IC31为佐剂的Ag85B和ESAT-6混合肽(Hybrid 1-IC31)；(2)以CAF01为佐剂的Ag85B和 ESAT-6混合肽(Hybrid1-CAF01)。两者均是以Ag85B和ESAT-6的融合蛋白，添加佐剂IC31或CAF01研制而成的结核病亚单位疫苗，能够诱导产生更强的细胞免疫应答。目前Hybrid 1-IC31和Hybrid1-CAF01均在Ⅱ期临床试验中，其中Hybrid 1-IC31为目前的研究热点。有研究表明，Ag85B[12]与ESAT-6[15]都是由Mtb表达的重要抗原，Ag85B是Mtb潜伏期的重要抗原之一，ESAT-6在Mtb的表达具有很强的免疫原性，但其强大的免疫应答反应的产生需要添加佐剂来增加保护性。IC31是一种新型佐剂，由阳离子聚氨基酸和寡脱氧核苷酸两部分组成。多项研究[16-18]表明，IC31可诱导多种抗原产生强大的细胞和体液免疫应答反应，并可在结核病动物模型中发挥作用。Van Dissel J T等[19]的研究证明Hybrid 1-IC31拥有良好的耐受性及强大的T细胞免疫原性，成本低且保质期长。

2.2 活载体疫苗

活载体疫苗是通过基因工程技术将外源基因导入目的载体中复制，表达外源抗原以诱导机体产生特异性的细胞和体液免疫应答。目前的活载体疫苗多是在重组痘苗病毒或腺病毒基础上研发的，以MVA85A与Ad5Ag85A为代表。

MVA85A是由英国牛津大学以牛痘苗安卡拉病毒为载体研制出的一种活载体疫苗，能够表达抗原Ag85A，并能诱导T细胞免疫应答反应。因此，MVA85A拥有高度的免疫保护效能。Ⅰ 期临床试验表明MVA85A在健康成人中是安全且耐受良好的[20]。Ⅱ期临床试验中发现接种HIV暴露的新生儿的MVA85A初次免疫是安全的，并且能诱导早期的适度的特异性免疫应答反应，而不干扰或增强后续BCG疫苗接种的免疫原性[21]。目前将进行Ⅲ期临床试验，该疫苗前景良好，有望用于不同年龄甚至是HIV阳性患者。

Ad5Ag85A是由欧洲Crucell NV生物技术公司以腺病毒为载体研制的一种表达抗原Ag85A的活载体疫苗，能引起CD4+、CD8+T细胞免疫应答反应，目前在Ⅱ期临床试验中。Wang J等[22]的肺结核小鼠模型中发现Ad5Ag85A预防结核感染比单独应用BCG更有效。Zhou X等[23]的豚鼠试验证明，与单独使用卡介苗相比，Ad5Ag85A疫苗，特别是经鼻黏膜途径，能显著提高接种BCG诱导的豚鼠的长期存活时间。

3 治疗性疫苗

治疗性疫苗主要用于已感染结核患者的辅助性治疗，主要包括M. vaccae与RUTI疫苗。

3.1 M.vaccae

M. vaccae是一种无细胞母牛分枝杆菌制剂疫苗，由高温灭活的母牛分枝杆菌菌株制成的一种双向免疫调节制剂，用于结核病的辅助治疗。早有研究证明，M.vaccae在结核病治疗中能够增强Th1 应答，抑制Th2细胞因子的产生，以增强机体的适应性免疫，从而促进结核病的康复[24]。Ⅰ期及Ⅱ期临床试验均证明了M.vaccae具有很好的免疫保护性及安全性[25-27]，目前M.vaccae正在进行Ⅲ期临床试验。有研究报道，在MDR-TB患者中，单独予以异烟肼和单次注射M.vaccae治疗的患者，没有人能从细菌学上治愈，而给予异烟肼及多剂M.vaccae(最多12剂)的患者拥有较好的细菌治愈率[28]；在合并HIV感染的患者中，M.vaccae可诱导淋巴细胞对疫苗抗原的增殖反应，亦具有较好的安全性和免疫原性[29]。因此，M.vaccae是一种潜在的结核病免疫治疗药物，可能有效治疗肺结核[30]。

3.2 RUTI疫苗

RUTI疫苗是西班牙Archivel Pharma开发的一种针对潜伏期结核分枝杆菌(latent tuberculosis infection, LTBI)的治疗性疫苗，由结核分枝杆菌细胞的解毒细胞片段组成。Ⅰ期临床试验证明了RUTI疫苗在健康人群中有良好的免疫保护性及耐受性[28]。Ⅱ期临床试验证明了RUTI在潜伏性结核(LTBI)患者和合并HIV感染的结核病患者具有良好的安全性、耐受性与免疫原性[29]。在动物试验中，RUTI疫苗与药物联合应用证明对结核病的治疗是有效的[30]。RUTI疫苗在结核病预防和免疫治疗中具有潜在的作用，尤其是对于合并HIV感染的患者，其免疫治疗作用不可忽视。

4 小结

随着时代的进展，MDR-TB、HIV感染患者和新发病例的不断增多，结核病的防控仍是一个世界性难题。近年来随着对结核疫苗的免疫机制及Mtb感染机制相关研究的不断深入，发现新型预防性疫苗及治疗性疫苗的研发可能有助于激发Mtb在机体内产生特异性的免疫应答反应，以期清除体内Mtb。目前新型疫苗的研究也取得阶段性的进展，不少疫苗已经进入了临床试验阶段，正在评估其安全有效性及免疫效能。尤其是治疗性疫苗的研究，M.vaccae与RUTI在结核病的辅助治疗方面均有潜在的价值，有望成功上市。其中，M.vaccae在MDR-TB及合并HIV感染的患者中也表现出良好的免疫保护效能及免疫治疗作用。相信随着医学的不断发展，定能研制出安全有效且优于BCG免疫效能的疫苗，控制全球结核病的流行。