伦理电影 疫苗中铝佐剂的盘考进展

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轮廓

佐剂，也称为免疫调遣剂或免疫增强剂，是疫苗的一种添加剂。佐剂属于非特异性免疫增强剂，不错增强或改造顽抗原的免疫反应类型。佐剂不仅不错匡助抗原在体内教会永久有用的特异性免疫反应，从而罢了更高的疫苗效用，延长免疫反应的保护技巧，还不错减少抗原的使用量、出产资本和免疫次数。

字据其化学性质，佐剂不祥可分为以下几类：无机佐剂如含铝佐剂；乳液型佐剂如MF59和AS03；水溶性佐剂如皂苷；靶向模式识别受体的佐剂如CpG；和细胞生成佐剂，如白细胞介素。佐剂与抗原的伙同不错增多抗原的名义积，其生物学效应主要包括：（1）抗原库效应；（2）细胞因子和趋化因子抒发的上调，免疫细胞在打针部位的召募；（3）炎症小体的激活；以及（4）载体效应。一方面，在佐剂作用下，抗原更有可能被抗原递呈细胞有用措置和呈递；另一方面，佐剂不错改造抗原的物理性质，从而导致抗原在体内的开释放慢，并延长抗原与免疫细胞之间的相互作用技巧。

现在，已稀有百种自然或合成化合物用于佐剂的盘考，但批准用于疫苗的佐剂数目仍然有限。氢氧化铝（AH）和磷酸铝（AP）仍然主导着东说念主类疫苗制剂的佐剂限制。然则，尽管含铝佐剂在增强疫苗免疫反应方面也曾应用了近几十年，但含铝佐剂的作用分子机制仍未都备了解。因此，有必要加深咱们对这些佐剂的物理、化学和生物特点的调理，为在临床开发阶段尽早笃定每种佐剂的质地属性和采纳合乎的佐剂类型提供表面依据。

铝佐剂的种类

现在，获取许可的东说念主类疫苗中包括的两种主要类型的铝佐剂是氢氧化铝和磷酸铝。疫苗制剂中AH佐剂与AP佐剂的采纳在很猛进度上取决于抗原的性质和吸附以罢了最好免疫反应的要求。

氢氧化铝佐剂是通过在全心限度的条目下向铝离子溶液中加入氢氧化钠来制备的。温度、浓度和夹杂速率是影响所出产佐剂物理化学性质的要素。电子显微镜骄横AH佐剂由造成松散微粒聚积体的纳米颗粒纤维构成。

磷酸铝佐剂是通过在磷酸盐存不才在碱性条目下千里淀铝离子来制备的。磷酸根离子的加入导致羟基磷酸铝Al（OH）x（PO4）y的造成，其中一定比例的羟基被磷酸根取代。AP佐剂是无定形的，即非结晶的，因为磷酸盐的掺入会滋扰结晶历程。AP佐剂的超微结构骄横低级球形纳米颗粒，直径约50 nm，时时造成松散的微粒聚积体。

无定形羟基磷酸铝硫酸酯（AAHS）是一种由默克公司出产的含铝佐剂，用于多种买卖疫苗，包括Recombivax、Gardasil和Vaxelis。AAHS的零电荷点约为7，这意味着它在中性pH下不佩戴名义电荷。在超微结构上，它由访佛于AP和明矾千里淀疫苗的片状纳米颗粒构成。因此，AAHS不错被合计是一种具有相对低的P∶OH比的不同风光的AP佐剂。

一些获取许可的疫苗，如Twinrix 和Infanrix Hexa，同期含有AH和AP佐剂。疫苗是通过将采取的抗原与AH或AP佐剂夹杂，然后通过最好吸附组分的组合来制备的。电子显微镜骄横纳米纤维的聚积体与片状纳米颗粒的聚积体相邻或偶尔与之夹杂，标明佐剂在夹杂时保执其主要颗粒结构。

铝佐剂的理化性质

有好多已开发的测定挨次可用于表征铝佐剂并确保批次之间的一致性。结构信息不错使用X射线衍射（仅适用于AH佐剂）、光谱（傅里叶变换红外、核磁共振、拉曼）和透射电子显微镜获取。

颗粒度

铝佐剂时时由低级纳米颗粒构成，这些纳米颗粒造成尺寸为1至20μm的不规矩体式的聚积体。颗粒大小和体式对免疫细胞通过吞吃作用收受颗粒的后果具有热切艳羡。颗粒大小不错使用激光衍射、动态光散射或微流成像来笃定。铝佐剂的名义电荷取决于pH值，跟着静电搁置力的裁减，当pH值接近零电荷点时，不雅察到较大的颗粒尺寸。一样，氯化钠的加入不错隐敝名义电荷并增强颗粒聚积。

名义电荷

AH纳米颗粒名义的铝离子与羟基配位，羟基不错领受或提供质子，这取决于分布介质的pH。因此，AH具有依赖于pH的名义电荷。它的零电荷点（PZC）为11.4，在中性pH下带正电荷。关于AP而言，由于铝对磷酸盐的亲和力更高，一部分名义羟基被磷酸盐取代。买卖AP佐剂的P:Al比为1.1–1.15:1，PZC约为5，这使它们在中性pH下具有负名义电荷。较大比例的名义羟基导致较高的PZC。

名义积

字据使用分量FTIR光谱测量的水吸附，构成铝聚积体的低级纳米颗粒为佐剂提供了相称大的名义积，AH佐剂的名义积推测为514 m2/g。名义积也不错在氮吸附后使用Brunauer–Emmett–Teller（BET）表面来笃定。自然这些挨次不行用于AP佐剂，但由50nm纳米颗粒构成的AP的超微结构标明，AP也具有相称大的名义积。

吸附

铝佐剂的大名义积允许顽抗原具有高吸附才智，这不错用作佐剂表征的弱点器具。热切的是，抗原的吸附会影响免疫反应的质地和进度，并可能增强或裁减抗原的厚实性。应该看守的是，疫苗制剂中抗原的剂量时时较低，况且时时远低于都备吸附才智。吸附才智受抗原类型、缓冲液（pH、离子强度、构成）和其他赋形剂的影响，包括厚实剂或名义活性剂的存在。吸附的主要机制是抗原上的磷酸盐与佐剂上的名义羟基的配体交换，以及静电和疏水相互作用。

元素构成

铝佐剂中杂质的存在不错使用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定。据报说念，从不同制造商和不同批次获取的AH佐剂之间金属离子的类型和数目存在各异，这可能是由于出产历程中使用的铝盐、化学品和水的起原存在各异。一些贬抑物，如铜，可能会影响吸附抗原的厚实性。

铝佐剂与抗原伙同的机制及分析表征

抗原时时不错通过氢键、范德华力、疏水作用、静电劝诱和配体交换等步地吸附到含铝佐剂上，其中静电劝诱最为常见。当佐剂和抗原分裂具有相背的电荷时，吸附时时取决于静电劝诱。在中性条目下，AP不错吸附带正电荷的抗原。

配体交换是抗原和佐剂之间最强的吸附，即使佐剂和抗原具有相背的电荷，欧美性爱也可能发生这种情况。当名义活性剂存在于疫苗制剂中时，抗原和佐剂之间的疏水作用增多，抗原和辅料之间的静电吸附减少。这些作用时时是教会针对重组亚单元抗原和卵白毒素的保护性免疫反应所必需的，况且需要字据抗原的特点筛选合乎的佐剂。

对铝佐剂疫苗的质地限度：领先，需要了解铝吸附抗原的名义电荷性质，以掂量疫苗悬浮液的物理性质；（2） 其次，测定铝吸附抗原的吸附速率和吸附强度，不错匡助咱们了解铝佐剂顽抗原的吸附才智，以及在不同条目下（如不同pH或离子强度）和永久储存的吸附才智；（3） 测定铝吸附抗原的解离能源学不错匡助咱们了解抗原从铝佐剂中解离的速率以及在不同条目下（如不同温度或技巧）解离的厚实性；（4） 终末，需要评估铝吸附抗原的免疫原性，这时时通过在动物模子中进行测验来测定。

铝佐剂的免疫刺激机制

贮库效应

在大多数情况下，疫苗家具中使用的抗原免疫原性较弱，不错通过与佐剂伙同来增强免疫原性。吸附后，抗原累积在佐剂颗粒的名义和里面，匡助抗原保执其物理和化学性质。多量盘考标明，抗原不错与佐剂伙同，在打针部位迟缓开释，执续刺激免疫系统，增强免疫反应，这即是贮库效应。

永久以来，疫苗打针部位的贮库效应一直被合计是免疫佐剂的主要作用机制之一。贮库效应受含铝佐剂的物理性质（名义积、电荷和形态结构）的影响。举例，更大的名义积不错增强抗原吸附，促进抗原储存，并促进抗原呈递到抗原呈递细胞（APC）。与含铝佐剂伙同的抗原不仅故意于呈递给抗原呈递细胞，而且跟着含铝佐剂的见解，抗原也会迟缓开释到组织中，导致抗原亏空的蔓延，对免疫系统的刺激技巧也会延长。此外，抗原和呈递细胞之间延长的相互作用隔断也增强了教会的免疫反应。

免疫细胞的召募

肌肉打针后，铝佐剂不错刺激体格的先天免疫。先天免疫的主要参与者包括树突状细胞、巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、碱性粒细胞、魁梧细胞、自然杀伤细胞、滋扰素和补体卵白。

AH和AP都激活单核细胞中的免疫系统相干道路，与AP比较，体外对AH的免疫反应更为较着。体表里实考据明，AH和AP在打针后不错召募不同种类的细胞并激勉不同的免疫反应。将AH和AP佐剂抗原打针到小鼠肌肉中，打针部位的卵白质组学分析骄横，打针两种含铝佐剂后，打针部位近邻67%的上调卵白重迭，标明这两种佐剂在刺激免疫反应方面有一定的相似性。与AP比较，AH教会了更多的免疫系统相干道路，免疫细胞在打针部位的召募为恰当性免疫提供了故意的条目。

APC顽抗原接收的增强

教会免疫搪塞的一个弱点才略是APC收受抗原。铝佐剂吸附的抗原和细胞间质中游离的抗原都不错被APC接收，但前者造成的颗粒更容易被APC接收。抗原和佐剂之间的吸附使抗原在打针部位保执高浓度并迟缓开释，从而延长APC接收抗原的技巧和抗原对免疫系统的影响。

盘考发现AH在协助抗原呈递和措置方面优于AP。AP孵育24小时后，抗原呈递和措置下调，此时AH孵育还莫得下调。然则，打针含有AP的抗原不错召募单核/巨噬细胞，其在孵育48小时后激烈上调，况且仅AP存在。这标明AH和AP之间存在一些生物学各异，在疫苗配方中应仔细议论这些佐剂的采纳。

NLRP3炎症前信号通路的激活

含铝佐剂不错召募白细胞，促进树突状细胞分化，并加快局部组织炎症，不依赖于Toll样受体。盘考标明，含铝佐剂不错靶向核苷酸伙同寡聚结构域（NOD），如NLRP3。NLRP3是炎症小体的一个成员，不错识外传递到细胞中的危急信号。巨噬细胞的主要职责是吞吃和措置抗原，含铝佐剂不错通过NLRP3教会和激活内源性免疫反应，从而促进巨噬细胞分泌高水平的促炎细胞因子，如IL-1β和IL-18。

AH和AP都不错通过刺激NLRP3炎症小体来促进IL-1β的分泌，但AH不错刺激THP-1细胞产生比AP更高水平的IL-1β，这可能与这两种含铝佐剂在结构、密度、名义电荷和电荷密度方面的各异相干。

其他免疫刺激机制

盘考发现，AH不错激活补体，并教会肉芽造成和巨噬细胞激活。此外，树突状细胞不错召募铝吸附的抗原抗体复合物，补体因子不错调遣B细胞上的受体造成铝吸附的抗原抗体复合物，从而促进免疫反应。因此，含铝佐剂不错激活补体，并通过B细胞和树突状细胞进一步增强免疫反应。

影响铝佐剂疫苗免疫原性的主要要素

吸附强度

抗原吸附的强度是影响免疫反应的主要要素。AP的吸附不错用两个参数来评估：单层的最大吸附量，以吸附容量为特征；以及以吸附通盘表征的吸附强度。时时，抗原吸附到铝佐剂上后，其免疫原性增多，但抗原的厚实性跟着吸附技巧的增多而裁减。此外，吸附在固体颗粒名义的卵白质易于去折叠并失去其二级和三级结构，从而暴骄横更多的疏水基团，并进一步增强其与含铝佐剂伙同的才智。因此，铝佐剂的吸附强度顽抗原-铝复合物的免疫原性、安全性和厚实性有热切影响。

P/Al

P/Al是铝佐剂中磷和铝元素的摩尔比。盘考标明，通过用磷酸盐预措置AH以减少羟基的数目，不错改造配体交换吸附的强度，况且免疫反应也不错通过这种步地优化。关于带正电的卵白质，这些化合物的无定形性质开发了更大的名义积和更高的吸附才智。

PH和离子强度

溶液的pH和离子强度不错权臣改造佐剂和吸附产物夹杂物的千里降悬浮液特点，其不错在絮凝情状和非絮凝情状之间周折。这些颗粒以松散的聚积体风光存在，当它们聚积在一齐时具有更高的千里积速率。以这种步地造成的千里积物更松散，时时具有支架状结构，易于再悬浮。到现在为止，对含铝佐剂疫苗夹杂物的悬浮作为与其免疫原性之间的关系短少明确的了解。然则，也曾证明，千里淀作为严重影响夹杂物的分布情状，从而进一步影响疫苗的安全性和厚实性。

颗粒度

限度佐剂悬浮液性能的两个主要要素是颗粒尺寸和分布颗粒的电荷。大家皆知，颗粒尺寸会影响悬浮液中的千里降速率，佐剂的颗粒大小是佐剂性质的决定性要素，举例抗原的可用吸附名义积。反过来，这也影响抗原的构象，并可能向免疫个体的免疫系统提供功能表位。

抗原类型和应用剂量

抗原和AP之间有几种伙同机制，其中静电劝诱和配体交换两种机制在很猛进度上决定了疫苗的吸歌颂洗脱特点。因此，含铝佐剂的疫苗效用也取决于疫苗和制剂中抗原的性质。在制剂前盘考中应表征的抗原特点包括：PZC，可接近的磷酸基团或产生磷酸基团的基团的存在，以及溶液的pH对化学和构象厚实性的影响。

下一代铝佐剂

铝佐剂对疫苗接种在限度传染病方面的奏效作念出了紧要孝顺。它们在增强对病原体的免疫反应方面是有用的，对病原体的保护依赖于抗体介导的免疫反应。它们价钱便宜，安全性雅致。然则，在疫苗中使用铝佐剂有一些局限性。如铝佐剂无法支执繁密的细胞介导的免疫反应，这是教会对某些病原体（如结核分枝杆菌）的保护所必需的。因此，下一代铝佐剂主要奋勉于将Th2的反馈周折为更多的Th1反馈。一种挨次所以纳米铝为代表，它的颗粒尺寸比传统的AH更小，同期材料的体式和结晶度也发生了变化。对纳米铝的盘考标明，抗体反应更强、更执久，APC顽抗原的接收增多，并从Th2反应转化为Th1/Th17反应。另一种挨次是将铝佐剂与其他免疫刺激剂，非常是TLR繁华剂相伙同。

东说念主类使用的批准疫苗中第一种TLR繁华剂和铝佐剂组合是AS04，它包括吸附在铝上的3-O-去乙酰基-4′-单磷酸脂a（MPL），其使用在两种GSK开发的疫苗Cervarix和Fendrix中，分裂用于真贵东说念主乳头瘤病毒和。MPL是脂多糖（LPS）的解毒版块，是TLR4的繁华剂。临床前盘考标明，AS04极地面增强了抗体的产生，并教会了高水平的挂牵细胞。Fendrix在东说念主类中证明了这些特征，与单独使用铝盐比较，含AS04佐剂的HBV疫苗见解出更高的血清保护率和更执久的抗体反应。

铝-TLR繁华剂组合佐剂的第二个例子是AS37，它是一种小分子免疫增强剂（SMIP），TLR7的繁华剂，吸附在氢氧化铝上。盘考标明，AS37不错在临床前模子中与好多不同类型的候选疫苗一齐使用。在包括灵长类动物在内的一系列动物模子中，它不错将免疫反应周折为Th1型，疫苗的免疫原性总体增多。

终末，含铝组合佐剂包括用胞嘧啶/鸟苷寡脱氧核苷酸（CpG-ODN）加AH，CpG-ODN这是一种已被批准用于东说念主类的TLR9繁华剂免疫增强剂。带负电荷的CpG ODNs很容易吸附到AH上。CpG ODNs加AH的聚会佐剂也曾应用于不同的抗原，包括新冠RBD亚单元和（HbsAg），收尾标明聚会CpG的铝佐剂疫苗教会了更强、更均衡的Th1/Th2细胞免疫反应，况且教会了更高的抗体反应。

小结

近100年来，铝佐剂已被用于数十亿剂疫苗，主要用于儿童和青少年。尽管它们有局限性，举例它们相对不行教会繁密的细胞介导的（Th1）免疫反应和对冷冻的易理性，但它们的安全性和耐受性纪录，以及它们的低资本，使这类佐剂持续成为疫苗中相称有劝诱力的组分。现在，铝佐剂仍然是评估新的和探索性佐剂的金尺度。铝佐剂疫苗的生物物理特点的最新进展，促进了新疫苗配方的开发，并使出产历程中的质地限度成为可能。诈欺铝佐剂的高吸附才智，它们将越来越多地被用作开发新式组合佐剂的平台，有时运转对特定病原体的必要免疫反应。这些进展将确保在可料思的异日，铝佐剂仍然是疫苗配方的守旧。

参考文件：

1.Aluminum Adjuvants—‘Back to the Future’. Pharmaceutics. 2023 Jul; 15(7): 1884.

2.Research Progress of Aluminum Phosphate Adjuvants and Their Action Mechanisms. Pharmaceutics.2023 Jun 17;15(6):1756

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