當前，抗原交叉提呈增強策略主要聚焦於組織和細胞層面的遞送，而對於亞細胞層面的精準靶向和調控極少研究。
在傳統的以外源蛋白作為免疫原的疫苗中，進入人體的抗原經抗原提呈細胞吞噬後，需要先逃出溶酶體，進入細胞質，然後被轉運至內質網進行加工處理，進而經MHC-I分子展示在細胞表面提醒免疫系統。
在上述過程中，有多少抗原可以順利到達內質網？到達內質網的抗原蛋白數量是否是抗原交叉提呈的限速步驟？這些問題目前尚不清晰。開發一種低免疫原性的高效內質網靶向分子，以精準調控抗原在細胞質中的遞送路徑，進而提升抗原交叉提呈效率，成為當前研究領域的需求和熱點之一。
北京時間2025年3月27日0點，恒行2平台基礎醫學院陸路、姜世勃團隊聯合中山大學附屬第一醫院王驥研究員團隊、遼寧大學生命科學院曾穎玥副教授團隊，在《自然》（Nature）雜誌以Article形式在線發表了題為STING agonist-based ER targeting molecules boost antigen cross-presentation的研究論文。
該研究開發了基於幹擾素基因刺激蛋白（STING）激動劑的高親和力內質網靶向分子（SABER），它能有效地將抗原在細胞內部遞送至內質網，並通過折疊、重塑內質網膜使其聚集，形成包含膜相關蛋白酶體、STING相關抗原和抗原轉運體的“微反應器”。此外，作者還通過腫瘤疫苗和傳染病疫苗兩種模型，證明了針對抗原交叉提呈細胞內從細胞質到內質網的“最後一公裏”的精確靶向可以大幅提升疫苗免疫效果。
為抗原遞送修建“纜車”
在傳染病疫苗和癌症免疫治療研發中，誘導強大的CD8+ T細胞免疫應答是關鍵目標之一。蛋白類疫苗中的免疫原主要依靠MHC-I類分子進行抗原交叉提呈，從而有效誘發CD8+ T細胞免疫應答。上述過程主要在樹突狀細胞（DC）的內質網上發生。然而，抗原交叉提呈的效率低下一直是限製疫苗效果的瓶頸之一。目前大量研究主要集中於組織和細胞層面的靶向遞送，而細胞內部的亞細胞層面的抗原靶向遞送主要局限於促進抗原從溶酶體逃逸。如何有效地將細胞質中的抗原遞送至交叉提呈的主要場所——內質網，一直是該領域內關註的科學難題之一。
該成果是團隊2020年合作發表於《科學》（Science）主刊的研究成果的延續，當時的研究主要研發了基於仿生納米顆粒的新型免疫增強佐劑技術，為研製廣譜抗流感病毒的通用疫苗提供了新思路。打個通俗的比方，提升疫苗免疫效果好比人爬山登頂的過程，2020年的成果聚焦於把人送達山腳下（從呼吸道遞送到肺泡上皮細胞），而此次的研究成果則進一步提供助力，修建了一條通達山頂的“纜車”，在細胞內部的亞細胞層面完成抗原靶向遞送（在細胞質中高效送達內質網），打通登山的“最後一公裏”。
在兩種模型中完成驗證
打通“最後一公裏”的難度不亞於先前送達山腳下的過程，近年來，合作團隊從天然免疫分子STING蛋白切入，改造了靶向STING蛋白的小分子激動劑，合成了一系列高親和力的內質網靶向分子SABER。該分子的設計可以實現雙重功能：一是通過偶聯表位多肽，將抗原靶向內質網，形成局部高濃度的抗原以及抗原提呈關鍵酶富集區，促進交叉提呈；二是SABER仍保留了STING激動劑的功能，可顯著激活先天免疫系統，發揮佐劑效應。利用該技術，團隊先後評估了疫苗佐劑在抗腫瘤免疫和抗極易變異的病毒（如冠狀病毒）感染中的作用。
為了評估SABER疫苗設計增強的CD8+ T細胞應答在抗腫瘤免疫中的作用，作者從一系列對ABM5-OVA（羧基端偶聯卵清蛋白（OVA）多肽的一種SABER分子）二次免疫後14天的小鼠進行表達OVA的黑色素瘤B16F10（B16-OVA）接種。結果表明，ABM5-OVA 疫苗接種顯著抑製小鼠腫瘤生長，並且使所有小鼠免於死亡。接種對照佐劑疫苗diABZI+ OVA只能適度減緩腫瘤生長，並且約90%的小鼠在5周內死亡。除了疫苗的預防作用外，ABM5-OVA還可以在上述腫瘤模型中作為治療性疫苗使用。相比於對照佐劑疫苗，它能夠長時間（7周）抑製腫瘤生長。此外，研究團隊還在表達OVA的惡性T細胞淋巴瘤E.G7-OVA上證明了該疫苗設計策略的有效性。
SABER偶聯的抗原激發了強大的抗腫瘤免疫應答
為了進一步驗證SABER偶聯真正的腫瘤抗原對CD8+ T細胞應答激活和抗腫瘤免疫的有效性，研究團隊將ABM5與來自突變的ADP依賴性葡萄糖激酶（Adpgk，一種腫瘤新生抗原）中的一段多肽連接並封裝至脂質納米顆粒（LNP）中，製備疫苗進行小鼠免疫。結果表明，ABM5-Adpgk可誘導針對上述腫瘤新生抗原的強效且特異性CD8+ T細胞應答，並且其應答水平比接受模擬疫苗和diABZI與Adpgk混合疫苗免疫的小鼠分別高出150倍和7倍。並且，免疫三針ABM5-Adpgk可以實現MC38結直腸癌小鼠持續90天無瘤生存。
除了腫瘤疫苗之外，研發能夠誘導有效的CD8+ T細胞應答的疫苗對於保護人類免於極易變異的病毒（如冠狀病毒）感染也有重要意義。為了實現這一目標，研究團隊以SARS-CoV-2為模型開展了研究。首先將ABM5與病毒N蛋白中的保守T細胞表位（第130-149為氨基酸）連接，並使用LNP包裹免疫小鼠。結果表明，ABM5-SNT能夠誘導強大的抗原特異性T細胞免疫應答。隨後，為了進一步驗證該疫苗誘導的CD8+ T細胞應答在預防病毒感染中的功能，研究團隊對人ACE2轉基因小鼠進行免疫，並用病毒亞變體BA.5.2進行攻毒。結果表明，相比於對照組，ABM5-SNT誘導的免疫反應將小鼠肺臟和大腦的病毒滴度載量顯著降低了100倍。隨後SABER在抗體誘導方面的效果評估表明ABM5-SNT在初次免疫和加強免疫中都能有效增強抗體反應，其佐劑效果與Poly IC和ISCOMs相當，甚至更優。
為了評估ABM5-SNT作為亞單位疫苗佐劑的應用潛力，研究團隊使用Delta變異株的RBD與抗體Fc融合蛋白（RBD-Fc）與ABM5-SNT進行混合免疫。結果表明，單獨使用RBD-Fc進行免疫接種，即使在免疫兩針後也幾乎不會誘導針對野生型RBD的抗原特異性IgG。然而，將RBD-Fc與ABM5-SNT聯合使用後，免疫一針足以誘導高滴度的針對野生型病毒RBD的特異性IgG。同時，加入ABM5-SNT佐劑可將Delta變異株的RBD-Fc所激發的對野生型病毒的交叉中和抗體滴度提高10倍以上。在後續出現的Omicron BA.1和BA.5亞變體上，這一趨勢仍然保留。
SABER可增強抗腫瘤和抗病毒免疫應答
SABER具有促進“自帶”T細胞表位的高效提呈和保留了激發“外帶”亞單位疫苗佐劑效應的雙功能
有望為癌症和傳染病防治帶來新策略
據介紹，該研究成果將為個性化腫瘤疫苗和廣譜抗病毒疫苗的研發提供了新的方向和基礎。其高效的內質網精準靶向能力提升了抗原交叉提呈效果，在抗病毒多肽疫苗研究中，僅需針對單一保守表位的CD8+ T細胞免疫反應，就可將病毒感染後的病毒載量降低100倍。並且，該技術不但能夠提升CD8+ T 細胞免疫反應，而且兼具增強體液免疫反應的佐劑效應，該佐劑效應與現有主要佐劑相當甚至更高。因此，有望在未來的臨床應用中發揮重要作用，為癌症和傳染病的防治帶來新策略。
中山大學附屬第一醫院王驥研究員、恒行2平台基礎醫學院陸路研究員、遼寧大學生命科學院曾穎玥副教授為本文的共同通信作者，王夏峰副研究員、黃章屏博士、邢立曉博士後、尚麗茹助理研究員、蔣娟博士後為該論文的共同第一作者。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08758-w
