肺炎链球菌六价多糖蛋白结合疫苗制备技术

肺炎链球菌可以导致婴幼儿脑膜炎和肺炎，其引起的感染性疾病已成为世界范围内严重的公共卫生问题之一，严重威胁人类的健康和生命安全，也给社会带来了巨大的经济负担。每年全球约100万儿童死于肺炎链球菌感染，且发展中国家的发病率和死亡率还要高于发达国家。世界卫生组织对可用疫苗预防的疾病的分级中，将肺炎链球菌性疾病确定为需“极高度优先（Very high priorities）”使用疫苗预防的疾病。基于细菌表面多糖的疫苗是治疗和预防致病菌的有效手段, 目前市场上有商业化的肺炎链球菌多糖疫苗；但是，多糖分子量小，无法产生高亲和力的抗体和免疫记忆。将细菌表面多糖与载体蛋白共价相连形成的多糖蛋白结合疫苗能够刺激机体产生T细胞依赖的免疫应答，极大提高多糖的免疫原性，是当前治疗和预防致病菌效果最好的疫苗。但目前市售的多糖蛋白结合疫苗均是化学法制备，而该方法存在诸多缺陷，不利于大批量工业化生产。

本成果基于细菌蛋白糖基化系统与细菌脂多糖合成系统在合成原理上有高度相似的特点，通过合成生物学技术，利用O-糖基化系统合成多糖蛋白结合疫苗。课题组建立了一整套细菌多糖蛋白结合疫苗合成、分离、检测和评价的技术体系，成功研制了针对6种常见血清型肺炎链球菌的多糖蛋白结合疫苗。动物实验显示，疫苗在体内可诱导产生具有免疫性保护作用的抗体，有效预防肺炎链球菌引起的疾病，保护率均到达90%以上。

该方法制备的糖蛋白结合疫苗具有生产周期短、易于大规模生产和标准化操作、得率高、成本低等诸多优点，具备更大发展潜力和广阔的市场空间。

图1 生物法制备肺炎链球菌六价多糖蛋白疫苗关键技术路线

根据卫生部门统计，肺炎排在中国十大死因的第六位。肺炎链球菌疾病多发于五岁以下婴幼儿及六十五岁以上老人；而且该菌抗药性强，治疗非常困难。本成果研发的疫苗可广泛应用于针对肺炎链球菌疾病的预防。世界卫生组织将肺炎链球菌性疾病确定为需“极高度优先”使用疫苗预防的疾病。多项研究显示，肺炎链球菌疫苗对预防严重肺炎链球菌疾病有效性可达56%～81%；可使5岁以下肺炎患儿的抗生素使用天数减少47%。目前市场上有商业化的肺炎链球菌多糖疫苗；但多糖不能产生高亲和力抗体和免疫记忆。与之相比，多糖蛋白结合疫苗能明显提高免疫效果，并产生免疫记忆。但现有多糖蛋白结合疫苗主要利用化学方法合成，面临步骤繁琐、收率低、生产成本高等缺陷；且化学合成疫苗产品均一性差、质控困难。因此亟需全新的合成方法以打破多糖蛋白结合疫苗的研发和制备瓶颈。国际上很多科研机构和制药公司正致力于通过合成生物学技术来制备疫苗，目前处于开发和临床试验的各个阶段。课题组采用合成生物学方法制备的新一代肺炎链球菌多糖蛋白结合疫苗，具有更大的定向设计空间和发展潜力。