近日，上海市重大传染病和生物安全研究院/上海市公共卫生临床中心范小勇/胡志东团队在国际学术期刊Small Science（IF=11.2）上发表了题为Dendritic Cell Vaccine Harboring Inactivated Mycobacteria Induces Immune Protection Against Tuberculosis in Murine Models and is Well Tolerated in Humans的封面文章(Front Cover Artwork)。
结核病是影响人类健康的主要杀手之一。据世界卫生组织最新的统计报告，2023年全球共有新发结核病例约1080万，死亡病例125万。疫苗是人类历史上对抗传染病最有效的方法之一。目前，唯一可用的结核疫苗是卡介苗（Bacille Calmette-Guérin, BCG）。大多数国家尤其是结核病高发国家，例如中国、印度和印尼等，实行BCG的计划免疫；在结核病低发国家，例如美国、荷兰和意大利等，仅高危人群接种。在儿童和青少年时期，BCG能够提供较高水平的保护效力；但是，随着接种者年龄增长，BCG诱导的免疫记忆逐步降低，导致其对成人结核病的预防能力不佳。因此，为了能够更好的控制结核病疫情，还需研发更为有效的新型结核疫苗或进一步改进现有卡介苗。
结核疫苗的研发难点之一是结核菌有多达4000个蛋白，在其早期感染、胞内增殖、免疫逃逸、潜伏持留和复燃感染过程中，各种抗原的表达谱持续发生变化。因此，尽管亚单位疫苗更安全，但其包含的结核菌抗原数量有限，无法涵盖不同感染时相高表达的抗原，其诱导的特异性免疫应答的保护效力有限。而卡介苗包含大部分结核分枝杆菌的抗原，诱导的免疫应答更为全面。另外，作为迄今为止接种人数最多的疫苗，卡介苗的安全性也被反复验证。因此，基于卡介苗进行疫苗加工和改造是一种切实可行的结核疫苗设计策略。
在最初的研发阶段，卡介苗通过口服的方式接种。在1928 年，人们发现卡介苗的皮下接种途径比口服途径更安全，并一直沿用至今。然而，虽然皮下接种更安全，但这种途径无法在肺部产生足够持久的免疫记忆，这也被认为是该疫苗免疫保护作用不佳的可能原因之一。其原因在于皮下接种位置与肺脏距离较远，其抗原与肺部的抗原呈递细胞的接触极少，无法在肺脏部位，即结核菌建立感染的主要部位，诱导足够有效的免疫记忆。早在 20 世纪 70 年代，就有研究者提出，可以通过改变免疫途径来加强卡介苗的免疫保护。但是，受限于安全性顾虑，目前的卡介苗接种仍是皮下接种途径。近年来，有研究人员在非人类灵长类动物中证实了静脉注射卡介苗的极佳保护效果：在接受卡介苗静脉注射的 10 只猕猴中，有6只完全能够抵御结核菌的感染攻击，在肺脏部位检测不到病灶，其他3只猕猴的肺脏荷菌量也显著低于皮下免疫组。研究证实，呼吸道固有免疫反应和适应性 CD4 T细胞免疫的应答水平与静脉注射卡介苗诱导的保护能力正相关。然而，出于安全考虑，将卡介苗活菌直接输入人体血液不现实，因而亦限制了静脉免疫的实际应用价值；而注射死菌虽然可显著提高安全性，但有报道证实灭活的卡介苗不能提供足够的保护效力。因此，我们需要在这些研究基础之上，进行疫苗策略的优化，在不使用卡介苗活菌进行静脉以保证安全性的前提下，通过疫苗制备策略而有效维持卡介苗的免疫原性及其抗结核菌感染的保护效力。
为了解决该科学问题，作者使用卡介苗感染其靶细胞(巨噬细胞)，通过反复冻融和紫外灭活裂解感染细胞而释放被卡介苗感染的细胞碎片，并灭活可能的残留活菌。理论上，该组分包含了被蛋白酶切割和被细胞捕获的卡介苗抗原片段，能够更容易被抗原呈递细胞所识别。考虑到该组分的免疫原性较弱，作者进一步使用了体外分化的树突状细胞(专职抗原呈递细胞)，与上述感染了卡介苗的细胞碎片共孵育，从而制备该细胞载体疫苗，并通过静脉免疫的方式接种该细胞疫苗。一方面，与活菌免疫相比，该处理方式显著提高了安全性；另一方面，识别感染细胞碎片的树突状细胞疫苗，其静脉免疫能够诱导更全面的抗原特异性免疫应答。小鼠模型结果证实，该新型细胞疫苗不仅能够保存卡介苗的免疫原性，并且能诱导有效的抗结核菌感染的保护效力。最后，该研究进一步探索了树突状细胞疫苗在结核病人中的临床应用价值。考虑到安全性，使用了商品化免疫调节制剂“微卡”(注射用母牛分枝杆菌)，与自体来源并体外分化的树突状细胞共孵育，制备患者自体来源的树突状细胞疫苗，作为难治性结核病人的免疫治疗进行了细胞回输。通过6例结核病人的细胞回输，该研究初步证实了荷载分枝杆菌抗原的树突状细胞疫苗的安全性及耐受性。
上海市公共卫生临床中心胡志东研究员、刘旭晖主任医师和王婧博士为本文共同第一作者，上海市公共卫生临床中心胡志东研究员、国家感染性疾病（结核病）临床医学研究中心/深圳市第三人员医院卢水华主任医师和上海市重大传染病与生物安全研究院范小勇研究员为本文共同通讯作者。本项目得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金重大项目和上海市卫健委优秀学科带头人等项目的支持。
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/toc/26884046/2025/5/2
该封面创意由两个玻璃球组成，最下方的玻璃球内是被碾碎的感染卡介苗的巨噬细胞碎片，作为树突状细胞的养分以激活其免疫功能，最终形成了视觉中心的圆形保护罩，以有效抵抗来自上方结核杆菌的袭击。该封面的灵感来源于国防科技大学研发的等离子护盾技术，此技术可有效应对高功率微波攻击，将攻击转化为自身能量，为军事装备提供更强防护。这一创新技术将提升我国军事装备防护能力，为未来军事科技发展提供新思路。申请人所在团队所取得的研究成果亦是如此，在微观世界层面上，利用独辟蹊径的研究思路，创造性的制备了一种可增加生物体对结核杆菌侵扰抗性的“防护罩”，为新型结核疫苗研发提供了新的思路。
