Sci Adv：精确锁定“致命盔甲”弱点！江南大学胡静/尹健鉴定Hib细菌荚膜多糖关键四糖表位，并以此开发高效合成疫苗
来源：iNature 2026-03-10 13:38
该研究合成了一系列不同长度的Hib荚膜多糖（CPS）寡糖衍生物，以建立碳水化合物结构与功能的关系。通过糖芯片筛选及寡糖的免疫学评估发现，由四个重复二糖单元组成的四聚体4是CPS的关键免疫原性表位。
疫苗是预防细菌感染最有效的方法。确定最佳半抗原是开发第三代b型流感嗜血杆菌（Hib）结合疫苗的关键步骤。目前，对Hib寡糖链长度与免疫活性之间关系的全面认识仍显不足。
2026年2月25日，江南大学胡静和尹健共同通讯在Science Advances 在线发表题为Preclinical development of a well-defined semisynthetic glycoconjugate vaccine against Haemophilus influenzae type b的研究论文。
该研究合成了一系列不同长度的Hib荚膜多糖（CPS）寡糖衍生物，以建立碳水化合物结构与功能的关系。通过糖芯片筛选及寡糖的免疫学评估发现，由四个重复二糖单元组成的四聚体4是CPS的关键免疫原性表位。
对载体蛋白、佐剂和接种剂量影响免疫原性的研究表明，在不使用佐剂的情况下，等剂量的糖缀合物4-TT能够诱导与已上市Hib疫苗（MINHAI Hib）相似的免疫应答。无佐剂的4-TT糖缀合物能够同时高效地诱导体液免疫应答和细胞免疫应答，其效果与已上市Hib疫苗相当。
在小鼠败血症感染模型中，该制剂通过将病原体从血液循环有效清除至肝脏驻留巨噬细胞（库普弗细胞）和肝窦内皮细胞，显示出保护效力。综上所述，本研究开发了一种成分明确、生产工艺更简洁且适应性更强的半合成糖缀合物候选疫苗4-TT，其效力与已上市Hib疫苗相当，为后续临床试验评估提供了依据。
b型流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae type b, Hib）是一种定植于人类鼻咽部的革兰氏阴性菌，可导致脑膜炎、肺炎和败血症等严重侵袭性疾病。疫苗是预防病毒和细菌感染最有效的手段。细菌表面多糖因其独特的结构，是抗菌疫苗的关键抗原之一。
由于单纯多糖是弱抗原，糖缀合疫苗是诱导强烈且持久抗体应答（尤其是在婴幼儿中）的成功策略。作为主要毒力因子，Hib的荚膜多糖（Capsular Polysaccharide, CPS）由核糖基-核糖醇-磷酸重复单元构成。目前大多数已上市的Hib疫苗均基于分离的CPS与载体蛋白的偶联技术。
随着Hib疫苗的引入，脑膜炎和会厌炎的病例已大幅下降。然而，针对Hib疾病和疫苗的关注仍需持续，以应对若干长期挑战，包括疫苗覆盖率不均、Hib感染的散发性暴发，以及多重耐药和广泛耐药菌株的出现。此外，由于多糖的异质性和复杂性，基于多糖的Hib疫苗在生产和质量控制方面仍面临固有挑战。因此，开发具有结构明确糖链的糖缀合疫苗仍是一项迫切需求。
碳水化合物合成是获取合成碳水化合物片段并为开发半合成多糖疫苗提供可靠原料药的关键方法。化学合成Hib CPS的聚核糖基-核糖醇-磷酸（Polyribosyl-ribitol-phosphate, PRP）依赖于磷酸二酯键的高效构建。目前已发展出一系列构建磷酸二酯键的方法，包括磷酸二酯法、磷酸三酯法、亚磷酸酯法、亚磷酰胺法和H-膦酸酯法。Hoogerhout等人基于磷酸三酯法完成了与Hib CPS相关的1至3聚体的合成。
Laval和Just使用亚磷酰胺法合成了1至5聚体。Kandil等人和Elie等人实现了相关2、3、5和6聚体的固相合成。Nilsson等人利用H-膦酸酯法合成了相关的五聚体。Baek等人报道了通过基于H-膦酸酯法的模块化合成路线，合成了相关的4、6、8和10聚体。尤为重要的是，Verez-Bencomo等人开发了一种基于H-膦酸酯法的单体一锅法工艺，生产出平均链长为8聚体的Hib CPS相关寡糖混合物。该技术催生了首个半合成糖缀合疫苗（Quimi-Hib）。碳水化合物合成技术的进步有助于改进基于碳水化合物的疫苗。
败血性感染小鼠模型中抗血清对Hib的识别和捕获（图片源自Science Advances ）
阐明细菌CPS的保护性抗原决定簇是开发有效疫苗的关键步骤。Nonne等人证明，二聚体是功能性人源单克隆抗体结合去聚合Hib CPS所需的最小结构单元。然而，更精确的分析受限于降解CPS的尺寸控制不佳和结构异质性。结构均一的合成寡糖已被用于阐明Hib CPS的免疫原性表位。
Quimi-Hib疫苗包含平均链长为8聚体的PRP寡糖混合物，其在核糖O3位点带有2-(2-氨基乙氧基)乙氧基连接臂和末端马来酰亚胺-巯基间隔臂。合成四聚体在免疫原性和被抗Hib抗体识别方面，显示出与天然多糖相似的效力。这些工作为开发结构明确的半合成糖缀合Hib疫苗奠定了良好基础。
为加速半合成糖缀合Hib疫苗的开发，仍需解决一些局限并进行优化。对于糖链半抗原的大规模生产，构建磷酸二酯键的简便高效方法至关重要。H-膦酸酯法具有优异的缩合效率，并已成功用于Quimi-Hib疫苗的生产。然而，在大规模生产特定链长的合成PRP寡糖方面，该方法面临一些局限，例如H-膦酸酯二酯中间体氧化过程中的副反应，以及高极性中间体纯化困难。
亚磷酰胺法在核酸化学中被广泛用于形成磷酸二酯键，且因其产率高、磷酸三酯中间体极性较低而易于放大生产。尽管如此，亚磷酰胺法在PRP寡糖合成中的应用探索尚不及H-膦酸酯法广泛。结构明确的PRP寡糖的免疫学活性尚未得到系统阐明。载体蛋白、接种剂量和佐剂等多种因素在半合成糖缀合疫苗的效力中起着关键作用，需要全面探索。
作为开发结构明确的半合成糖缀合Hib疫苗努力的一部分，本研究旨在获得12种合成PRP寡糖（链长从1聚体到12聚体），其在核糖O3位点带有2-(2-氨基乙氧基)乙氧基连接臂和末端马来酰亚胺-巯基间隔臂，该结构作为Quimi-Hib疫苗的一部分已显示出可靠的临床安全性。
为了在均相溶液中大规模生产PRP寡糖，作者基于亚磷酰胺法开发了一种模块化合成策略。通过系统分析寡糖链长与免疫学活性之间的关系，以确定最佳免疫原性表位。首先使用糖芯片技术评估了合成PRP寡糖的抗原性。随后将具有抗原性的寡糖与载体蛋白偶联，进行免疫原性评估。
为优化疫苗配方，全面评估了载体蛋白、佐剂类型和接种剂量对糖缀合物免疫保护作用的影响。通过一系列临床前试验，包括酶联免疫吸附测定（ELISA）、糖芯片、体外结合试验、血清杀菌试验和小鼠败血症感染模型，评估了糖缀合物的免疫应答和保护效力，为开发基于结构明确寡糖的糖缀合Hib疫苗铺平了道路。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea8116
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