Adv Mater：南京大学胡勇等团队研究设计生物矿化益生菌构建“肠道工程化抗原工厂”靶向消除宫颈肿瘤

抗宫颈癌治疗性疫苗的疗效关键取决于人乳头瘤病毒（HPV）抗原的持续高水平产生及长期暴露。然而，抗原生物利用度欠佳与体内快速系统清除，仍是限制疫苗发挥强效免疫效果的核心障碍。

2026年1月2日，南京大学胡勇、蒋锡群和南通大学褚敏捷共同通讯在Advanced Materials在线发表题为“pH-Responsive Biomineralized Probiotic for Self-Amplifying Mucosal Vaccination: Gut-Engineered Antigen Factories Drive Targeted Cervical Tumor Regression”的研究论文。该研究构建了一种基于pH响应性生物矿化枯草芽孢杆菌的口服生物杂合疫苗（B-BS/E7@M），通过在肠道建立“抗原工厂”实现HPV16E7抗原的持续产生。磷酸钙矿化涂层赋予疫苗优异的抗胃酸能力（存活率78.9%，未涂层组仅9.1%），并与益生菌-黏膜相互作用协同，延长肠道滞留时间至96小时（为对照组的4倍），使抗原持续存在超过4天，显著提升口服生物利用度。

该疫苗系统可引发协同免疫激活：从第21天起，通过生发中心扩张和抗原呈递细胞（APC）成熟启动黏膜免疫，免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白A（IgA）水平及T细胞亚群（包括总T细胞、细胞毒性T细胞和效应记忆T细胞）数量显著升高。通过交叉呈递激活全身性CD8⁺T细胞，增强中枢记忆T细胞和效应记忆T细胞活性，促进肿瘤浸润。在TC-1肿瘤模型中，该疫苗实现64%的肿瘤抑制率（p<0.001），且50%的模型小鼠达到完全缓解。机制研究表明，肠道调控的细胞毒性T细胞克隆扩增是主导效应通路。该研究通过合成生物学与刺激响应性生物材料的结合，开创了活体生物治疗剂的新案例，可自我复制、黏膜靶向的系统为精准癌症免疫治疗提供了新策略。

宫颈癌仍是全球范围内极具破坏性的重大公共卫生危机，每年因持续人乳头瘤病毒（HPV）感染导致超过60万新增病例和34万死亡病例。尽管预防性HPV疫苗已降低发达地区的发病率，但针对已形成恶性肿瘤的治疗性疫苗研发仍相对滞后。激发了科研人员对治疗性癌症疫苗研发的关注，此类疫苗旨在利用免疫系统靶向并清除癌细胞。与通过激活免疫系统抵抗病原体以预防感染的预防性疫苗不同，治疗性疫苗旨在诱导针对肿瘤相关抗原的强效特异性免疫应答，为补充现有癌症治疗手段、改善患者预后提供了极具前景的策略。治疗性癌症疫苗研发的主要障碍在于确保产生能够有效对抗肿瘤的强效且持续的免疫应答。这一挑战的核心是需要足够的抗原刺激以激活免疫细胞，尤其是在抗肿瘤免疫中起关键作用的T细胞。传统疫苗递送方式（如肌内注射）在这方面往往存在不足。尽管肌内注射可通过缓慢的淋巴引流延长抗原暴露时间，但肌肉组织中免疫细胞密度相对较低，限制了该方法的疗效。此外，抗原的持续消耗进一步降低了强效免疫激活的潜力，不适用于治疗性癌症疫苗。综上，传统肌内注射疫苗无法解决三大关键挑战，导致治疗缺口持续存在：（1）肿瘤抗原呈递不足；（2）缺乏持续的T细胞激活；（3）无法利用黏膜免疫。

近年来，基于质粒的基因递送系统已成为疫苗研发极具潜力的平台。益生菌枯草芽孢杆菌已被工程化改造用于扩增和递送肿瘤特异性抗原（如与宫颈癌相关的HPV16E7抗原）。重组枯草芽孢杆菌作为疫苗载体具有多项优势，包括高效递送抗原和刺激免疫应答的能力。基于此前枯草芽孢杆菌中依赖增殖的HPV16E7抗原产生的相关研究，该研究开发了一种口服疫苗平台，利用工程化益生菌原位产生抗原，实现黏膜抗原水平的持续维持。该方法解决了治疗性疫苗常受限于的抗原可利用性不足这一关键问题。肠黏膜是癌症免疫治疗中尚未被充分利用的领域。肠道相关淋巴组织（GALT）容纳了人体70%的免疫细胞，这一动态微环境为启动全身性抗肿瘤应答提供了无与伦比的潜力。肠道相关淋巴组织为启动抗原特异性应答提供了最佳，但未被传统肌内注射疫苗充分利用。然而，口服疫苗研发面临两大基本生物学障碍，胃酸降解（pH1.5–3.5）和快速肠道清除（转运时间<4小时）。目前使用肠溶包衣或合成聚合物的封装策略生物利用度不足30%，迫切需要新型递送方式。

图1 治疗性宫颈癌疫苗B-BS/E7@M的合成（摘自 Advanced Materials ）

受然生物矿化过程启发，该研究开发了一种抗宫颈癌口服治疗性疫苗。羧甲基壳聚糖（CMCS）是一种生物相容性聚合物，其促进生物矿化和形成保护涂层的能力已得到广泛研究。利用矿化羧甲基壳聚糖的耐酸性，作者构建了一层保护性矿化层以保护益生菌免受胃酸破坏。此外，枯草芽孢杆菌在负载HPV16E7质粒后，被工程化改造为可自分泌生物膜进行自我包裹保护。这种双层策略构建了B-BS/E7@M治疗性疫苗平台，整合了生物膜包裹的枯草芽孢杆菌（B-BS）与矿化羧甲基壳聚糖层，实现了优异的口服生物利用度。口服后，B-BS/E7@M疫苗展现出增强的抗胃酸能力，能够在回肠中存活并释放有活性的益生菌（pH响应性）。生物膜涂层进一步延长了肠道滞留时间，促进HPV16E7抗原的持续原位产生和释放（自我扩增）。

抗原被Peyer's淋巴结中的微皱褶（M）细胞内化，随后呈递给树突状细胞（DCs）。树突状细胞进而激活B细胞产生免疫球蛋白G（IgG）抗体，并刺激初始T细胞分化为效应T细胞，后者分泌IFN-γ。这种协同免疫应答靶向HPV相关肿瘤，促进肿瘤消退。此外，记忆T细胞的产生为预防肿瘤复发提供了长期保护。该研究将生物矿化涂层的保护和黏膜黏附特性与工程化益生菌的抗原产生能力相结合，是HPV治疗性疫苗研发的重大进展。不仅解决了传统疫苗递送方法的局限性，还利用肠道独特的免疫环境实现了强效且持续的抗肿瘤免疫。作者期望这一创新平台能够为HPV相关癌症及其他癌症的有效治疗性疫苗研发奠定基础。

参考消息：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202510404