转自：诺泰生物
前 言
疫苗佐剂是一类能够增强疫苗免疫原性或改变免疫应答类型的辅助物质。它们能够促进疫苗中的抗原成分更有效地激活免疫系统，从而提升疫苗的效力（图1）。佐剂可以是合成的小分子化合物、复杂的天然提取物，或者是颗粒材料。本篇将聚焦CpG ODN，详细介绍疫苗佐剂发展现状与应用场景。
图1：佐剂可增强疫苗的免疫原性。
带有佐剂的疫苗促进更多APC的成熟，增加APC与T细胞之间的相互作用，促进更多数量和更多类型的T辅助极化细胞因子、多功能T细胞和抗体的产生，导致广泛和持久的免疫，以及减少剂量和抗原的使用。
佐剂发展史
1926年，Alexander Glenny最先发现将铝盐与抗原混合并注射到豚鼠体内比单独注射抗原诱导出更多的抗体(图2)。随后，在20世纪40年代，Freund和他的同事开发了油包水乳剂，即Freund佐剂的诞生。然而，由于对人体有毒性，Freund佐剂未被许可用于人类疫苗。与Freund佐剂类似，细菌脂多糖(LPS)佐剂在人疫苗中的使用由于其局部和全身副作用而受到限制。事实上，从20世纪20年代到90年代，尽管科学家努力开发用于人类疫苗的新佐剂，但只有铝佐剂获得了许可。直到1997年，水包油乳剂MF59才在欧洲获准作为流感疫苗的佐剂。在接下来的20年里，另外四种佐剂(AS04、AS03、AS01和CpG ODN 1018)被批准用于疫苗。此外，在临床前和临床研究中许多其他不同类别的化合物已被评估为潜在的新佐剂，包括矿物盐、微生物产物、乳剂、皂苷、合成小分子激动剂、聚合物、纳米颗粒和脂质体。
图2：疫苗佐剂研究历史上重大事件的时间表。
CpG ODN 介绍
CpG寡核苷酸的免疫刺激特性最早在上世纪90年代被发现。研究表明，未甲基化的 CpG 二聚体在细菌 DNA 中普遍存在，而在哺乳动物中相对少见，这使其成为潜在的免疫激动剂。同时期，科学家们确定了 Toll-like receptor 9（TLR9）与 CpG ODN 之间的关系，使得这个领域的研究进入新的阶段。
CpG ODN 主要分为三种类型（图3），根据其化学结构和生物活性分为：A 型、B 型和 C 型。
A
A型：3′ 和/或 5′ 末端有 Poly-G 序列。部分 PS 修饰。GC 二核苷酸包含在磷酸二酯主链内。能够活化浆细胞样树突状细胞诱生大量干扰素，对B细胞活性弱。
B
B型：全硫代修饰的线性序列，对B细胞有很强的免疫刺激活性，但不能活化浆细胞样树突状细胞。
C
C型：全硫代修饰，含有回文序列，兼具A型和B型CpG ODN的活性，既能活化浆细胞样树突状细胞，又能活化B细胞。
图3：CpG ODN的类型。
CpG ODN 重点产品：CpG 1018
CpG ODN 1018（CpG 1018）是一种人工合成的单链DNA分子，作为TLR激动剂已被广泛研究。全球首个被FDA批准使用CpG 1018佐剂的疫苗是Dynavax公司研发的乙型肝炎疫苗（图2）。CpG 1018特异性激活TLR9，导致IRF7的激活，进而导致促炎细胞因子和I型干扰素的产生，最终导致强烈的Th1型细胞反应和细胞毒性T细胞的产生（图4）。这使其产生比铝佐剂更好的细胞免疫反应的能力。在新冠疫情期间，CpG 1018被频繁用于潜在COVID-19疫苗佐剂的临床评估，其中三叶草公司研发的新冠疫苗（SCB-2019），当时被我国纳入紧急使用。
图4：CpG 1018主要信号传导途径的简化图。
CpG ODN结合方式
不同于ASO和siRNA等寡核苷酸药物通过碱基互补配对原理发挥作用，CpG ODN通过与蛋白结合发挥作用（图5）。其中主要的作用力是疏水相互作用和氢键。
图5：TLR9蛋白和CpG OND的计算机模拟3D结构图。
CpG ODN 临床研究进展
CpG ODN已被广泛应用于多种疾病的研究和开发中。而且不仅仅用于人，对于动物的效果也非常明显。肿瘤免疫治疗中，CpG ODN可作为肿瘤疫苗的佐剂，通过激活宿主的免疫系统来增强抗肿瘤免疫反应。在某些自身免疫疾病中，CpG ODN能够调节免疫反应，可能改善病情。CpG ODN还可以增强对病毒和细菌感染的免疫反应，提升疫苗效果。在最近的一项研究中，研究者发现CpG ODN复合佐剂能显著增强猪流行性腹泻病毒刺突亚单位疫苗的免疫应答。
图6：CpG ODN疫苗佐剂的研究现状和应用场景。
CpG ODN佐剂申报情况
目前我国只上市了一种佐剂（铝佐剂），还没批准第二个。在国外，除了应用百年的铝佐剂外，FDA现已获批的佐剂还包括MF59、AS04、AS03、AS01和CpG1018及Matrix-M（新冠紧急使用）在内的6种新型佐剂，并在人用疫苗上使用。佐剂是疫苗特有的组分，在成品中发挥的作用非常重要，开展的研究不同于一般辅料，需提供生产工艺、特性鉴定、质量控制、稳定性等研究资料，必要时还需提供非临床研究资料。
关于在我国佐剂如何研究与申报，在《 生物制品注册分类及申报资料要求》中有明确规定：
药学方面
佐剂相关研究资料提交至以下两个部分：在3.2.P提交佐剂的概述；在3.2.A.3提交完整的药学研究信息，包括原材料、工艺、质量属性、检测方法、稳定性等。
非临床研究方面
对于佐剂，如有药代、毒理学研究，按照ICHM4基本框架在相应部分提交；使用佐剂类型、添加佐剂必要性及佐剂/抗原配比合理性、佐剂机制等研究内容在4.2.1.1主要药效学部分提交。
诺泰诺和CpG ODN服务平台
诺泰诺和重点产品
CpG ODN 2216 5'-G*G*GGGACGATCGTC*G*G*G*G*G*G-3' A 型 CpG ODN，是一种人类特异性的 TLR-9 (toll 样受体 9) 激动剂，对激活NK细胞和诱导浆细胞样树突状细胞（PDC）前体中IFN-α的产生特别有效。可作为免疫调节剂，增强人和小鼠的免疫反应。 | |
CpG ODN 2007 5'-T*C*G*T*C*G*T*T*G*T*C*G*T*T*T*T*G*T*C*G*T*T-3' B 型 CpG ODN，是牛和猪 TLR-9 的首选配体，可作为免疫调节剂，增强哺乳动物、鱼类及禽类等的免疫反应。 | |
CpG ODN 1018 5′-T*G*A*C*T*G*T*G*A*A*C*G*T*T*C*G*A*G*A*T*G*A-3′ B型 CpG ODN， 是一种TLR-9激动剂，可作为免疫调节剂，增强人和小鼠的免疫反应。 PS：2017 年经 FDA 获批的新型乙肝疫苗Heplisav-B含佐剂 CpG 1018，该药物是世界首个CpG ODN 佐剂获批的疫苗；此外，CpG 1018也被用于新冠疫苗研究。 | |
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注：HPLC纯度 >95%
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总结
疫苗佐剂尤其是 CpG ODN 在疫苗领域发挥着重要作用，从其发展历程到如今的广泛研究应用，为人类健康带来了诸多希望。诺泰诺和在 CpG ODN 的合成、检测、生产等方面有着丰富的经验和多样的产品服务，未来有望在疫苗佐剂领域继续探索创新，助力疫苗研究不断发展进步，为全球健康事业贡献更多力量。我们也期待随着研究的深入，能有更多关于疫苗佐剂的突破成果，为预防和治疗各类疾病提供更有力的支持。
[1] Signal Transduction and Targeted Therapy (2023) 8:283.
[2] 免疫佐剂的发展现状与未来趋势
[3] https://synbio-tech.com/boosting-immune-response-with-cpg-odns/
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[10] F. Steinhagen et al. Vaccine 29 (2011) 3341–3355
[11]《 生物制品注册分类及申报资料要求》
（转自：诺泰生物）
