作者：胡志东，卢水华，Douglas B. Lowrie，范小勇

第一作者及单位：胡志东，上海市公共卫生临床中心

通信作者及单位：范小勇/胡志东，上海市公共卫生临床中心

Research Advances for Virus-vectored Tuberculosis Vaccines and Latest Findings on Tuberculosis Vaccine Development 

Hu ZD，Lu SH，Lowrie DB， Fan XY.

Front Immunol，2022，13:  895020. 

doi: 10.3389/fimmu.2022.895020.

PMID: 35812383.

1. 研究背景

结核病是影响人类健康的主要杀手之一，全球约1/4的人口为结核分枝杆菌感染者。作为人类历史上对抗传染病最有效的方式之一，疫苗在诸多疾病的预防控制中发挥了重要作用。卡介苗(Bacillus Calmette-Guérin，BCG)是目前唯一可用的抗结核疫苗，在高发地区对结核病的预防有一定的效果。流行病学调查显示，BCG对儿童的免疫保护效率高达80%，但是，该疫苗对成人肺结核以及潜伏感染的预防效力却非常有限。探索更为安全有效的新型抗结核疫苗的研发势在必行。活病毒是一种常用的疫苗载体，重组活病毒疫苗能够模拟病原菌入侵机体并诱导免疫应答的过程，具备形成长效免疫记忆的能力。因此，活病毒是结核疫苗领域应用最广泛的载体形式之一。在这篇综述中，我们介绍了正在进行/完成临床试验以及处于临床前研究阶段的病毒载体结核疫苗的研发进展，以及能够促进结核疫苗开发进程的最新研究。

2. 百年历史BCG的成与败

BCG是迄今为止唯一获得许可的结核疫苗。1921年在法国， 一名女性结核病患者的新生儿首次进行了BCG疫苗接种，在随后的5.5年中既没有出现不良反应，也没有罹患结核病。在接下来的几年里，成千上万有结核病家庭史的儿童在法国巴斯德研究所接种了卡介苗。1928年，研究人员发现皮内途径与口服途径相比更安全，这种途径一直沿用至今。同年，国际联盟（联合国的前身）证实了卡介苗的安全性。尽管“吕贝克灾难”（70余名新生儿在接种了被结核菌污染的卡介苗后死于结核病）在很长一段时间内阻碍了公众对卡介苗的接受程度，但二战期间结核病疫情的复发促进了BCG的广泛接种。1974年，世卫组织创建了“扩大免疫计划”，以确保母亲和儿童能够普遍获得常规推荐的新生儿疫苗，迄今，全球范围内已进行了40多亿次的卡介苗接种。

卡介苗的接种显著降低了儿童和青少年罹患结核病的概率，然而，对于成人的肺结核预防，其保护效力从印度南部的0%到英国的80%不等。有许多假说可以解释这种巨大的差异，包括接种疫苗时受试者的年龄、环境分枝杆菌的暴露程度、性别、研究人群中的结核病风险等。

因此，BCG作为唯一的结核疫苗，其保护效力未能达到预期。改善结核疫苗接种策略主要包括两种方法：优化目前的卡介苗或开发新型疫苗。在这篇综述中，我们重点讨论了基于病毒载体的结核病疫苗的研究。

3. 重组病毒载体结核疫苗

3.1 优点和机制

重组活病毒疫苗能够模拟病原菌入侵机体并诱导免疫应答的过程，具备形成长效免疫记忆的能力。除此之外，重组活疫苗载体通常具备以下优点：（1）能够容纳较长的抗原片段；（2）外源基因表达效率稳定；（3）能够同时诱导高水平T细胞免疫应答和体液免疫反应；（4）载体本身诱导的固有免疫反应能够在一定程度上增强适应性免疫应答；（5）不需使用佐剂；（6）易于操作制备，扩大培养和生产方式成熟；（7）使用感染机制明确的减毒或复制缺陷型病毒，安全性较强；（8）一般单次免疫即可诱导强烈的免疫记忆，不需反复接种或接种次数少。对于结核疫苗而言，由于结核分枝杆菌能够感染细胞并在胞内长期生存，因此，活病毒载体诱导高水平细胞毒性T淋巴细胞应答的特殊能力有助于机体对于胞内结核菌的清除。因此，活病毒是结核疫苗领域应用最广泛的载体形式之一。

不同类型的活病毒载体疫苗根据其来源不同，作用机制各异。整体而言，携带外源抗原片段的重组病毒载体疫苗，能够以其特有的方式入侵宿主细胞，并进入胞内大量复制，其胞内产物和分泌至胞外的抗原能够分别诱导T细胞免疫应答和体液免疫反应。通常使用的减毒或复制缺陷型病毒，能够在机体的免疫应答被激活后被迅速清除，而特异性细胞逐步转变为记忆细胞，在体内留存较长时间。此外，重组活病毒载体疫苗能够诱导强烈的固有免疫应答，共刺激分子信号和炎症微环境的形成能够分别作为T细胞通路的第二类和第三类信号，提高机体的T细胞适应性免疫应答。

3.2 常用病毒疫苗载体的简要介绍

目前研究最多的载体是痘病毒和腺病毒。痘病毒是一种双链DNA病毒，分为2个亚科和12个属。不同种属的痘病毒感染不同动物可引发相关疾病，其中，曾经肆虐人类的天花传染病的病原Variola病毒属于正痘病毒属。出于安全性考虑，绝大多数研究使用复制缺陷型痘病毒。研究人员对痘病毒载体的人为改造增强了其免疫原性：一方面，痘病毒本身具有干扰宿主免疫应答的免疫逃逸机制，相关分子的靶向敲除会提高宿主细胞对病毒的免疫识别；另一方面，细胞免疫调节分子与目的抗原的融合表达可以进一步提高其免疫原性。用于人为改造的基因可分为以下几类：I型和II型干扰素、细胞因子和趋化因子的调控基因、凋亡和免疫抑制相关分子和抗原提呈信号通路分子等。痘病毒疫苗载体的代表是改良安卡拉痘病毒MVA、源自哥本哈根株痘病毒的NYVAC、从金丝雀痘病毒改良而来的ALVAC和鸟禽痘病毒TROVAC等四株复制缺陷型痘病毒，以及一株减毒株即中国天坛株痘病毒。其中，表达Mtb免疫优势抗原Ag85A的重组疫苗MVA85A，是首个完成IIb期临床试验结核疫苗，其能够诱导较强的Th1型和Th17型CD4+ T细胞免疫应答，以及一定水平的CD8+  T细胞免疫反应。

腺病毒也是一种常见的疫苗载体。目前已发现约50种人腺病毒血清型，其中，Ad5和Ad35是应用最广泛的两种亚型。基于腺病毒的两株抗结核重组疫苗AdAg85A(也称AdHu5Ag85A)和AERAS-402(也称Crucell Ad35)，除了诱导高水平Th1型CD4+ T细胞免疫应答外，也能够诱导较强的CD8+ T细胞免疫应答。另外，黑猩猩腺病毒载体也是有潜力的载体疫苗。

除此之外，流感病毒、巨细胞病毒、仙台病毒、慢病毒和水疱性口炎病毒等也已应用至结核疫苗研究。虽然这些病毒感染细胞的机制各异，但它们作为结核疫苗载体，大多能够诱导较高水平的Th1型CD4+ T和CD8+  T细胞免疫应答。

目前主要的结核疫苗研发进展概述如下：

3.3 病毒载体结核疫苗的介绍 

3.3.1 MVA85A/AERAS-485

MVA85A疫苗表达MTB免疫优势抗原Ag85A，由英国牛津大学研发。2001年(发表时间，下同)，研究人员发现该疫苗的免疫能够在小鼠模型中诱导高水平免疫应答以及抗结核菌感染的免疫保护效力；继而，该疫苗又先后通过了豚鼠、牛和恒河猴等动物模型的反复验证。并且，该疫苗与DNA疫苗或BCG疫苗的联用能够显著提高其保护效力。2004年发布的首个I期临床试验报告中，该疫苗在免疫过和未免疫过BCG疫苗的成人中，均能诱导强烈的特异性T细胞免疫反应。2010年，该疫苗的免疫原性和安全性又在儿童(1.4～7.7岁)和青少年(13.3～15岁)人群中得到了验证，且发现免疫反应以Th1型CD4+ T细胞免疫应答为主。2012年和2013年相继完成的两批I期临床试验又优化了其免疫剂量和接种途径。期间，2009—2011年，研究人员招募了2797例4至6月龄免疫过BCG的婴儿，并分别接种MVA85A或安慰剂，跟踪19至28个月，完成了首个IIb期临床试验。尽管该疫苗的安全性得到了有力证明，但是，该疫苗在婴儿群体诱导的特异性免疫反应较弱，且保护效力不足，首个结核疫苗临床试验宣告失败。在2015年完成的第二个IIb期临床试验中，免疫次数增加为两次，接种人群为HIV感染者，但是，其保护效力依旧不佳。尽管如此，研究人员还未放弃努力，一方面，2021年的I期临床试验研究报告验证了MVA85A黏膜免疫的安全性；2022年也完成了该疫苗肌肉免疫的临床II期试验，提示改变接种方式可能是提高该疫苗保护效力的一种方法；另一方面，该疫苗与重组腺病毒载体疫苗AERAS-402和ChAdOx1.85A、重组鸟禽痘病毒载体疫苗FP85A以及蛋白佐剂疫苗IMX313联合使用的安全性均已经通过了I期临床试验的验证，研究人员希望两种或多种疫苗的组合能够诱导更强的保护效力。

除了MVA85A之外，研发人员也研发了数株表达其他抗原的MVA载体疫苗，目前均处于动物模型阶段。

3.3.2 AdAg85A

重组腺病毒载体疫苗也是进展较快的结核疫苗。前文已提到，目前主要有三株疫苗正在向前推进，分别是基于人腺病毒5型的AdAg85A、基于35型的AERAS-402和基于黑猩猩腺病毒载体的ChAdOx1.85A。表达Ag85A蛋白的重组AdAg85A疫苗由加拿大麦克马斯特大学研发。与MVA85A疫苗研究类似，在AdAg85A疫苗进入临床试验前，其安全性、免疫原性和保护效力从2004年起先后经历了小鼠、豚鼠、牛、山羊和恒河猴等动物模型的反复验证。2013年发表的I期临床试验研究中，该疫苗的安全性在免疫过和未免疫过BCG的成人身上得到了证实，并且，在接种过BCG的人群中，该疫苗能够诱导强烈CD4+和CD8+ T细胞应答。不过，该疫苗的一个潜在劣势是，人体内往往预存较高水平的抗AdHu5抗体。该疫苗的发明人通过研究证明，AdHu5抗体不会影响AdAg85A的安全性和免疫原性。但是，2007年，一项基于AdHu5的HIV疫苗临床试验，由于发现该疫苗能够促进HIV感染而被提前终止，受试者体内预存的抗AdHu5抗体被认为与此相关。因此，载体本身的预存免疫能否影响重组载体疫苗的抗原特异性免疫保护，目前学术上还有一些争议。      

3.3.3 AERAS-402

基于Ad35载体的AERAS-402重组疫苗同时表达Ag85A、Ag85B和TB10.4，由荷兰Crucell公司和美国Aeras组织联合开发。2006和2007年发表的文章分别显示，该疫苗能够在小鼠模型诱导较强的T细胞免疫反应和抗结核菌感染的免疫保护效力；继而，该疫苗的免疫原性和保护效力经历了多批次恒河猴动物模型的反复验证。2010年，该疫苗的安全性和免疫原性在健康成人中被证实。随后几年，研究人员又先后通过数个I期临床试验将潜在适用人群扩大至健康婴儿、免疫过BCG的健康成人、活动性结核病患者、潜伏感染者、已治愈的结核病患者以及HIV感染者等。目前，AERAS-402正在进行II期临床试验。

3.3.4 ChAdOx1.85A

为了进一步避免人体内预存抗腺病毒抗体的影响，也有研究人员研发了重组黑猩猩腺病毒载体疫苗ChAdOx1.85A，该疫苗表达Ag85A，能够诱导高水平的细胞免疫应答和抗结核菌感染保护效力。2020年，其安全性也已经历了I期临床试验的验证。目前该疫苗正在进行II期临床试验。

除了ChAdOx1.85A之外，研发人员也构建了表达其他结核菌抗原的重组ChAdOx1载体疫苗，例如ChAdOx1.Rv1039c的免疫原性已在小鼠模型中得到验证。另外，也有团队研发了其他黑猩猩腺病毒载体疫苗例如AdCh68Ag85A等。

3.3.5 TB/FLU-04L

流感病毒作为一种呼吸道传播病毒，其黏膜免疫能够在肺脏部位诱导高水平的特异性免疫应答。2006年，来自俄罗斯的研究人员构建了表达ESAT-6蛋白的重组流感病毒载体疫苗，在小鼠模型中，该疫苗的两针接种能够诱导高水平Th1型CD4+ T细胞免疫应答；在小鼠和豚鼠模型中，该疫苗的保护效力也得到了证实。目前，基于流感病毒载体的重组疫苗TB/FLU-04L已于2015年完成了I期临床试验，但并未发布研究结果报告。

3.3.6 MCMV85A和RhCMV/TB

MCMV85A是一株表达Ag85A的重组小鼠巨细胞载体病毒疫苗，于2014年由牛津大学研发，其保护效力在小鼠模型中得到验证。2018年，由美国俄勒冈健康与科学大学研发的四株重组恒河猴巨细胞病毒载体疫苗的组合RhCMV/TB (四株重组疫苗分别融合表达Ag85A、Ag85B、ESAT-6、Rv3407、Rv1733、Rv2626、Rpf A、Rpf C和Rpf D共9种结核菌蛋白)，通过恒河猴模型中，研究人员发现该疫苗在血液、淋巴结和呼吸道能够诱导高水平的特异性CD4+和CD8+ T细胞免疫反应，以及抗结核菌感染的免疫保护效力。但是，CMV载体本身可能导致免疫缺陷人群严重的副反应，且近期的研究发现，CMV感染是活动性结核病发生的风险因素，因此，CMV载体结核疫苗需要尽快进行临床试验证明其安全性。

3.3.7 SeV85AB

上海市(复旦大学附属)公共卫生临床中心与日本株式会社爱迪药业联合开发的重组仙台病毒载体疫苗SeV85AB，首次将仙台病毒载体应用至结核疫苗领域。该疫苗表达结核分枝杆菌免疫优势抗原Ag85A和Ag85B，通过小鼠模型，研究人员已验证了其免疫原性和抗结核菌感染的免疫保护效力，并在国际上首次证明病毒载体疫苗能够通过黏膜免疫在肺脏建立高水平的组织定居记忆T细胞介导的免疫应答。这种记忆细胞能在肺部建立起首道防线，第一时间抵御Mtb的入侵。而BCG诱导产生的循环系统记忆T细胞则通常在感染数周后才能产生应答。因此，该疫苗能够补充BCG系统性疫苗的不足。除此之外，仙台病毒是一种鼠源乙型副流感病毒，与同属呼吸道病原的流感载体相比，该病毒不感染人类，且人体内的抗体水平极低，不会影响重组仙台病毒载体疫苗的免疫原性和安全性。并且，作为一种RNA病毒，仙台病毒载体不存在与人基因组整合的风险，安全性更高，具备良好的应用前景。

3.3.8 其他病毒载体疫苗

2008年，加拿大麦克马斯特大学的研究人员发现，表达Ag85A的重组水疱性口炎病毒载体疫苗VSVAg85A能够诱导一定水平的特异性免疫应答和抗结核菌感染的免疫保护，但持续时间不长；而将其与AdAg85A联合使用，则在一定程度上提高了其保护效力。但是，2012年的研究显示，该疫苗作为AdAg85A的加强免疫，其效果还不如前者的两针重复免疫，其机制与IFN-β提高相关。2008年，日本滨松医科大学构建了表达MPT51的慢病毒载体疫苗，慢病毒载体能够提高树突状细胞的抗原提呈效率，而该疫苗的气管内免疫能够在肺脏部位诱导CD8+ T细胞免疫应答和抗结核菌感染的保护效力。近几年，又有数个基于慢病毒载体的结核疫苗被研发，但均局限于小鼠模型水平。2014年，由日本国家生物医学创新研究所研发的表达Ag85B抗原的重组人2型副流感病毒载体疫苗rhPIV2–Ag85B，在小鼠模型中能够诱导一定水平的T细胞免疫应答和免疫保护；后续发现该效应与可诱导的支气管相关淋巴组织相关。以上疫苗完成或正在进行临床试验的基本信息汇总在表1中，处于临床前研究阶段的汇总于表2。

表1 目前正在进行临床试验阶段的候选病毒载体结核疫苗

表2 目前处于临床前动物模型阶段的候选病毒载体结核疫苗

4. 能够促进结核病疫苗开发进程的最新研究进展

在过去的20年里，结核疫苗的开发取得了巨大进展，目前有十几种候选疫苗正在进行临床试验。然而，目前仍然存在一些知识的差距和挑战。在此，我们总结了促进结核病疫苗研发的最新研究进展。

4.1 受控人类感染模型

在进入临床试验前，结核疫苗的免疫原性和保护效力往往需要在小鼠、豚鼠和恒河猴等动物模型中反复验证。该过程不仅费时费力费钱，而且存在技术和条件壁垒（需要长期使用ABSL-3级实验室）。此外，MVA85A疫苗的IIb期临床试验的失败表明，目前可用的动物模型并不能很好地预测疫苗用于人类的免疫保护。此外，在评估结核病疫苗的临床试验中，保护效力的评估依赖于对Mtb感染的自然暴露，需要对数千甚至数万人进行多年随访，临床试验的费用巨大。

近年来，为了促进疫苗研究的进展，人们开始考虑受控人类感染模型的概念。在这种模式下，健康志愿者接种候选疫苗，然后主动感染相应的病原体。候选疫苗的效力通过感染或疾病进展来评估。最近，一项涉及人类感染研究的霍乱疫苗Vaxchora在美国获批。在结核病领域，健康志愿者感染毒性Mtb无法通过伦理审查，因为目前没有任何抗结核治疗方法可以可靠地完全根除感染。作为替代方案，MVA85A的发明人Helen McShane在2012年首次使用了人类卡介苗感染研究。在该研究中，未接种卡介苗的健康志愿者受到皮内卡介苗的感染，并通过PCR和细菌培养活检进行量化。该模型被用来评估MVA85A对接种卡介苗的健康成人的保护作用。此外，目前正在英国健康成年人中开展一项气溶胶卡介苗感染研究，以模拟自然暴露途径（NCT02709278，NCT03912207）。

最近，Sarah Fortune和Eric Rubin研发了Mtb人类感染模型，其中，MTB在体内的生长是通过化合物来控制的；一旦这些化合物被移除，细菌就不再有活力。这项研究还没有发表，但在一篇评论文章中作了描述。这种人类MTB感染模型可以大大减少结核疫苗研究的参与者数量、研究时间和经济成本。

4.2 超低剂量感染模型

在结核疫苗临床前疗效评估中，一般使用大剂量Mtb通过气管内或气溶胶感染动物。然而，在自然感染中，大多数人是通过重复吸入低剂量结核菌被感染的。Mtb剂量的优化首先在非人灵长类动物模型中进行。最近的研究倾向于使用更低的剂量。例如，2018年，在RhCMV/TB疫苗研究中，猴子仅感染10或25个细菌。2019年，另一项恒河猴感染研究中使用了平均每周1.3个细菌连续8周感染。2020年，在卡介苗免疫途径优化研究中，通过支气管对猴子进行了4-36个细菌的感染。这些低剂量感染的非人灵长类动物模型更好地模拟了人类结核病感染的自然过程，使研究者能够观察到疫苗介导的无菌免疫水平。

2021年，研发人员在小鼠模型中建立了一个超低剂量气溶胶感染模型，仅使用1-3个结核菌进行感染，而不是传统的~100 CFU的剂量。与人类结核病一样，在这个模型中观察到高度异质性的细菌复制能力、免疫反应和疾病表现，肉芽肿也与人类有共同的特征。因此，这种超低剂量的感染小鼠模型更接近于模拟人类疾病。低剂量小鼠模型比非人灵长类动物模型门槛更低，因此，该模型能够进一步促进疫苗和免疫治疗候选物的临床前研究和保护力评估。

4.3 肺组织定居记忆性T细胞介导的抗结核免疫保护

 TRM是近年来新发现的一种T细胞记忆亚群。不同于TCM和TEM，TRM长期定殖于被病原体感染过的组织局部，而不参与血液循环。在病原体再次入侵时，其能够在第一时间感知并启动免疫应答，从而在感染早期将病原体控制甚至消灭。该过程并不依赖于外周循环的记忆细胞，是机体抗病原体感染适应性免疫应答的第一道防线。

在结核菌感染领域，2014年，来自美国国立卫生研究院的Daniel L. Barber课题组首次报道了肺组织TRM记忆细胞亚群在机体抗结核菌感染免疫中的作用：利用小鼠感染模型，他们发现肺组织MTB特异性CD4+ T细胞可分为两群，即定殖于肺实质的TRM记忆细胞亚群和循环于血管中的其他记忆细胞亚群；前者的分子标记为KLRG1- CXCR3+，后者为KLRG1+ CX3CR1+；细胞过继试验显示，TRM记忆细胞亚群介导的免疫保护效力更强。次年，相继有文献证实了MTB特异性TRM记忆细胞亚群的分子标志物(KLRG1- CXCR3+/PD1+)以及免疫保护效力。因此，与定位于肺组织血管中的记忆细胞相比，定殖于肺实质的特异性TRM记忆细胞亚群主要介导了机体抗MTB感染的免疫保护。基于KLRG1在MTB特异性CD4+ T细胞应答中的重要作用我们利用活动性结核病患者标本，系统性地阐述了KLRG1及其代表的终末分化CD4+ T细胞亚群/TRM记忆细胞亚群在结核菌感染中的作用：研究结果显示，与健康人群相比，活动性结核病患者CD4+ T细胞表面表达KLRG1的比例更高；尽管KLRG1+ CD4+ T细胞亚群分泌细胞因子的能力更强，但这部分细胞更加容易发生凋亡，其存在依赖于记忆T细胞对其源源不断的分化；由于该群细胞的生命周期较短，其大量分化会打破机体的免疫平衡，而KLRG1通路的阻断则能够显著提高机体抗结核菌感染的免疫应答，该效应由Akt信号通路所介导。因此，我们的研究结果提示，Mtb感染导致机体的CD4+ T细胞更多地分化为保护效力更弱的KLRG1+细胞，而该信号通路的抑制能够通过Akt通路和TRM形成能力等提高机体抗结核菌感染的免疫保护效力。在抗结核疫苗领域，2015年，有研究者报道了一株抗结核蛋白疫苗可诱导一定水平的CD4+ TRM。2016年底，德国结核疫苗学家Stefan H. E. Kaufmann课题组发现，BCG的黏膜免疫和传统的皮下注射相比，诱导TRM的能力更强，抗结核菌感染的保护效力更佳。四个月后，我们报道了重组仙台病毒载体疫苗SeV85AB能够诱导高水平的CD8+ TRM，其能够在Mtb感染早期在肺组织局部快速地启动免疫应答并对结核菌感染进行控制。同时，结核蛋白疫苗领域著名学者Peter Andersen带领的团队也报道了一株可以诱导TRM的蛋白疫苗。

树突状细胞作为专职抗原提呈细胞，其识别外源病原体的过程是T细胞免疫应答的起始。但是，对于MTB感染而言，效应性T细胞免疫应答的启动时间往往晚于其他病原体，在机体诱导的特异性T细胞被大量招募至感染部位时，MTB往往已经在感染局部大量复制。这种T细胞免疫应答和MTB局部大量复制的时间差是MTB免疫逃逸的主要方式。究其原因，目前至少发现三种MTB逃逸感染早期免疫杀伤的机制：首先，MTB能够通过主动感染DCs的方式，削弱其向淋巴结迁移并提呈抗原的能力；其次，MTB能够延缓其感染靶细胞的凋亡及其参与的抗原提呈过程，从而为其大量复制争取时间；最后，MTB能够通过诱导调节性T细胞来削弱效应性T细胞免疫应答。

因此，诱导TRM的疫苗能够在病原体入侵早期对其进行识别和杀伤，从而为大规模适应性免疫应答的到来争取时间。而对疫苗诱导的肺部TRM机制的进一步研究，将有利于靶向TRM的新型疫苗设计。

4.4 训练免疫与结核疫苗研发

在自然界中，植物和无脊椎动物先天缺乏适应性免疫系统，但是，在遇到相同甚至不同的病原体二次感染的时候，能够表现出比初次感染更快速和更高水平的免疫应答。无独有偶，在脊椎动物的研究中，细菌、病毒、真菌和寄生虫等病原体的感染也能够表现出不依赖于适应性免疫系统的异源免疫保护。流行病学研究也显示，BCG的接种不仅会显著提升对结核病/天花疾病的免疫保护，而且会显著降低被免疫人群罹患其他疾病的概率。但是，这种免疫保护效应长期被认为是病原体同源性引起的交叉反应。

2011年，Netea博士领衔的研究团队收集了BCG疫苗受试者的外周血，意在观察BCG接种对于Toll样受体表达的影响和抗结核菌感染免疫的作用，却意外发现，BCG的免疫不仅会特异性地提高机体抗结核菌免疫应答，而且会非特异性地提高抗白色念珠菌和金黄色葡萄球菌的免疫反应。在多次重复试验和查阅文献之后，Netea博士正式提出了训练免疫的概念。该概念的提出有助于打破固有免疫和适应性免疫之间的壁垒。训练免疫的概念可整理为：固有免疫细胞经受外源或内源性刺激后，能够诱发长效功能性重编程，在细胞恢复至静息状态后，仍然具有非特异性免疫记忆以应对二次同源甚至异源感染的能力。

2020年，在老年人中进行卡介苗接种的随机对照临床试验显示，BCG疫苗能够非特异性地提高接种者对异源性感染的免疫保护。2021年，另一项临床试验显示，出生时接种卡介苗可显著降低新生儿期的感染性疾病发病率。训练免疫力被认为与这种卡介苗诱导的异源性保护有关。在结核菌感染方面，关于卡介苗诱导的训练免疫的研究显示，健康志愿者接种卡介苗后，对异源的细菌和真菌病原体的反应增强了单核细胞分泌细胞因子的能力，并诱导适应性免疫缺陷SCID小鼠对播散性念珠菌病的保护。在一项关于卡介苗诱导的对MTB感染的训练免疫研究中，DNA甲基化分析显示，在卡介苗接种的 “应答者”中，训练免疫相关基因的启动子甲基化和乙酰化受到正向调控，且应答者的巨噬细胞具有更强的限制Mtb生长的能力。在恒河猴中，黏膜或静脉注射卡介苗比皮下接种能更好地预防MTB感染和结核病，这与训练免疫效应增强有关。β-葡聚糖诱导的训练免疫也能提供对MTB感染的保护。与卡介苗相反，MTB感染通过影响IFN-I信号传导下调了保护性训练免疫的诱导。这些数据表明，靶向训练免疫的疫苗可能对MTB感染提供更好的保护。      

传统上，疫苗的开发主要集中在诱导适应性免疫反应，引起抗原特异性的长效免疫记忆来对抗感染。而近年来的研究发现，AdAg85A疫苗能够诱导肺泡巨噬细胞产生训练免疫效应，而AS03佐剂可以通过表观调控提升小鼠抗异源病毒感染的能力。因此，训练免疫诱导机制的进一步研究，有助于将训练免疫的概念应用于结核疫苗研究中，即，在结核菌感染早期，利用训练免疫控制其复制和建立感染的能力，为适应性免疫反应介导的免疫保护争取时间。

然而，我们对训练免疫对病毒载体疫苗诱导T细胞介导抗结核免疫保护的相对贡献的理解仍然有限。此外，卡介苗-病毒载体增强策略所诱导的抗结核免疫保护是否与训练有素的免疫有关，以及活病毒载体增强对卡介苗训练训练的效果，都有待解答。揭示训练免疫的更详尽的分子机制对于优化结核疫苗免疫策略至关重要。

4.5 保护相关免疫因素（COPs）的研究

COPs被定义为与临床疾病保护相关的实验室生物标志物。没有可靠的COPs是结核疫苗开发的最大挑战之一。疫苗诱导的COPs有望成为开发新型结核疫苗的关键因素，因为它们能够在研究的早期阶段筛选有资格进入临床试验的候选疫苗，还可以大大降低临床试验的成本。一旦在疗效试验中得到验证，COPs就能够显著加快疫苗的研发进度。

由于MTB感染的复杂性，目前尚没有发现保护性疗效的预测性标志物。Th1细胞因子IFN-γ、IL-2、TNF-α，Th17细胞因子IL-17和其他细胞因子有助于抗结核菌感染，因此，这些细胞因子在结核疫苗评估研究中往往被用作抗原特异性T细胞反应的生物标志物。然而，研究发现IFN-γ只占CD4+T细胞介导的抗Mtb感染免疫保护的30%左右；而且它的过度表达甚至加速了感染小鼠的死亡。2019年，一项队列研究显示，结核菌感染的“抵抗者”（resisters），其IgM和IgG抗体反应更强，进一步挑战了在结核疫苗设计中重点评估IFN-γ的合理性。2020年，我们发现T细胞激活状态标志物CD69与MTB感染有关，可能有潜力区分潜伏的TB感染（IFN-γ反应阳性）和 “抵抗者”（IFN-γ反应阴性）。基于这些研究，迫切需要找到与免疫原性/保护效力更相关的新型分子标志物，以便能够更准确地预测疫苗的保护效力，并加速疫苗评估。

2019年，亚单位结核病疫苗M72/AS01E的IIb期临床试验显示，与安慰剂对照相比，对结核病进展的疗效为49.7%。这是除BCG之外，第一个几乎达到50%保护率门槛的新型结核病疫苗。这些疫苗队列为寻找疫苗诱导的抗Mtb感染免疫保护的COPs提供了机会。比尔及梅林达-盖茨医学研究所、疫苗制造商、临床试验赞助者和试验研究者组成了“国际结核病免疫关联计划联盟”，以确定抗结核感染免疫效力的COPs。首批研究包括特异性Th1/Th17 CD4 T细胞反应的强度、特异性黏膜IgA或IgG抗体反应强度、Fc介导的功能性抗体反应，以及训练免疫等。然而，在M72/AS01E临床试验中，达到临床终点的参与者数量相对较少。因此，需要更大规模的临床试验或受控人类感染模型研究来验证潜在COPs。

5 总结

从2019年底开始，COVID-19在全球范围内迅速蔓延。全球的研发人员在疫情初期阶段就着手研发，在一年时间内开发了多种新冠疫苗。截至2022年2月，基于不同平台技术的144种和195种COVID-19候选疫苗正分别在临床和临床前阶段进行评估，数十种疫苗已经被授权给人类使用。COVID-19疫苗对于世界恢复大流行前的正常状态至关重要。具有讽刺意味的是，唯一获得许可的结核疫苗仍然是有一个世纪历史的卡介苗。考虑到全球范围内结核病的发病率和死亡率仍处在高位，我们需要加大对结核疫苗的研发力度。

COVID-19疫苗的成功和结核疫苗研究的最新进展提示，在不久的将来，更为有效的结核病终将研发成功。在本综述中，我们提供了病毒载体结核疫苗研发的最新进展，并总结了可能促进结核病疫苗发展的最新发现。一方面，数种病毒载体结核疫苗正在进行临床试验，其他处于早期开发阶段的候选疫苗也已通过动物模型的评估，大大增加了有效结核疫苗研发的可能性。另一方面，更好地了解肺部驻留TRM介导的黏膜免疫，以及巨噬细胞对于胞内MTB感染的训练免疫诱导机制，有助于为新型结核疫苗设计提供新靶标。此外，新型研究模型，如受控人类感染模型和超低剂量气溶胶感染小鼠模型，有助于在临床前阶段筛选更为可靠的结核疫苗。此外，通过M72/AS01E试验和其他正在进行的临床试验，将有助于发现COPs。因此，随着结核疫苗研究知识的不断深入，我们有理由期待，在不久的将来终将迎来更为有效的新型结核疫苗。

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编辑：王   然

审校：郭   萌

发布日期：2022-08-17

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