糖结合疫苗作为现代疫苗学的重要分支，在感染性疾病预防领域展现出独特价值。自 1985 年首个 b 型流感嗜血杆菌（Hib）结合疫苗问世以来，该类疫苗通过载体蛋白与多糖抗原的共价结合，成功解决了单纯多糖抗原免疫原性不足的问题，尤其为 2 岁以下儿童提供了有效的免疫保护。近年来，随着全球抗菌药物耐药性（AMR）问题的加剧及 ESKAPE 病原体（肠球菌属、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌和肠杆菌属）感染负担的增加，糖结合疫苗的研发迎来了新的技术突破。本文将系统梳理近五年该领域在载体设计与抗原开发方面的创新性进展，为新型疫苗的研发提供理论参考。

疫苗技术演进与糖结合疫苗的生物学基础

人类疫苗接种史可追溯至 16 世纪的天花预防实践，而现代疫苗学的里程碑事件始于 18 世纪末詹纳的牛痘疫苗研究。19 世纪巴斯德开发的狂犬病减毒活疫苗奠定了病原微生物减毒的技术基础，20 世纪中期则迎来了细胞培养病毒疫苗（如流感、脊髓灰质炎疫苗）和细菌类毒素疫苗（如破伤风、白喉疫苗）的黄金发展期。糖结合疫苗的概念萌芽于 20 世纪 30 年代 Avery 与 Goebel 的多糖 - 蛋白结合研究，但直至 1985 年才实现 Hib 结合疫苗的临床转化，这一技术突破源于对多糖抗原免疫特性的深入认识 —— 单纯多糖抗原仅能诱导 B 细胞产生非 T 细胞依赖性免疫反应，缺乏免疫记忆效应，而与载体蛋白的共价结合可显著提升其 T 细胞依赖性免疫原性，从而在婴幼儿群体中诱导持久免疫保护。

细菌荚膜多糖作为糖结合疫苗的核心抗原成分，是病原菌逃避免疫系统识别的重要毒力因子。来自 Hib、肺炎链球菌、脑膜炎奈瑟菌等病原的荚膜多糖与载体蛋白（如破伤风类毒素 TT、白喉类毒素 DT）的结合物，已被证实能有效诱导中和抗体产生。然而，临床应用中发现的免疫原性干扰问题 —— 包括抗原竞争和载体诱导的表位抑制（CIES）—— 推动了新型载体的研发需求。CIES 现象源于宿主对载体蛋白的预存免疫，导致多糖抗原的免疫应答被抑制，这一问题促使研究者探索具有免疫原性多样性的新型载体系统。

传统载体蛋白的局限性与新型载体的创新设计

现有许可疫苗中使用的传统载体蛋白包括 TT、DT、CRM197（白喉毒素无毒突变体）、嗜血杆菌蛋白 D（PD）和 B 群脑膜炎球菌外膜蛋白复合物（OMPC）。这些载体虽经长期临床验证具有安全性，但化学解毒过程可能导致蛋白结构异质性，且重复使用易引发 CIES。以 CRM197 为例，其第 52 位甘氨酸→谷氨酸的点突变虽实现无毒化，但其作为多价疫苗载体时的表位竞争问题仍待解决。

近五年的研究突破集中于六大类新型载体系统的开发，其结构特性与应用前景如下：

图 1. 用于结合疫苗的新型载体蛋白；OMV 和 GMMA（1）、糖工程蛋白（2a铜绿假单胞菌外毒素 A，PDB 1IKQ）和 OMV（2b ）、蛋白质（3a化脓性链球菌溶血素 O，PDB 4HSC 和3b破伤风神经毒素的受体结合片段 HC，PDB 1AF9）、VLP（4）、蛋白质纳米笼（5）和肽（6）。

外膜囊泡（OMV）与膜抗原通用模块（GMMA）

OMV 作为细菌天然分泌的膜性囊泡（直径 50-200nm），因其自佐剂特性（含脂寡糖 LOS、脂蛋白等 PAMP）和高效抗原呈递能力，成为极具潜力的多价疫苗平台。GMMA 作为 OMV 的工程化衍生物，通过基因编辑技术优化膜抗原组成，进一步提升了载体的安全性与抗原装载效率。Micoli 研究组证实，源自肠道沙门氏菌的 GMMA 与 A 组链球菌细胞壁寡糖的结合物，可通过还原胺化反应实现高效偶联，其诱导的抗体应答水平显著高于传统蛋白载体。值得关注的是，OMV/GMMA 的超大表面积允许同时装载多种抗原，如脑膜炎奈瑟菌 OMV 与疟疾传播阻断抗原 Pfs230 的结合物，通过硫醇 - 马来酰亚胺化学偶联，在动物模型中展现出良好的免疫原性。

表1.OMV/GMMA 结合策略。

糖工程化蛋白质与 OMV

体内蛋白质聚糖结合技术（PGCT）的兴起颠覆了传统化学偶联模式。该技术基于空肠弯曲菌 N - 糖基化系统，在大肠杆菌中实现载体蛋白与细菌荚膜多糖的生物合成偶联。铜绿假单胞菌外毒素 A（rEPA）经 PGCT 改造后，可高效表达携带大肠杆菌 O2、O6A、O25B 血清型多糖的糖蛋白结合物，其优势在于避免了化学合成的中间纯化步骤，显著降低生产成本。Harding 团队进一步将该技术拓展至多价疫苗领域，利用肺炎链球菌天然受体蛋白 ComP 作为载体，同时偶联多种血清型荚膜多糖（CPS），在小鼠模型中诱导出广谱中和抗体。然而，OTase（寡糖基转移酶）对不同细菌多糖的兼容性差异，仍是制约 PGCT 广泛应用的技术瓶颈。

表2.糖工程结合策略。

新型蛋白质载体

针对 CIES 问题，研究者从病原微生物中挖掘出一系列具有免疫原性的新型蛋白载体。化脓性链球菌溶血素 O（SLO）作为分泌型毒素蛋白，经基因解毒后可作为 A 组链球菌细胞壁寡糖的载体，其通过点击化学偶联的结合物在动物实验中展现出优异的 T 细胞应答。肠球菌分泌抗原 A 与肽基脯氨酰顺反异构酶的组合载体，被证实能有效提升粪肠球菌多糖二杂聚糖的免疫原性。值得注意的是，Wang 等设计的双价结合疫苗 —— 将牛蜱热肽 P0 与 Hib 多糖（PRP）同时偶联于基因解毒破伤风毒素（8MTT）—— 通过硫醇 - 马来酰亚胺与 CDAP 双化学偶联策略，成功实现了两种抗原的协同递送，为多价疫苗设计提供了新思路。

表3. 基于蛋白质的结合策略。

病毒样颗粒（VLP）

VLP 作为亚单位疫苗的重要成员，通过病毒衣壳蛋白自组装形成非感染性颗粒，其重复抗原表位结构可高效激活 B 细胞应答。Qβ 噬菌体 VLP 与登革病毒合成肽的结合物，通过蛋白质展示技术实现抗原呈递，在小鼠体内诱导出高滴度中和抗体。黄瓜花叶病毒 VLP 与 SARS-CoV-2 刺突蛋白 RBD 的偶联物，利用病毒衣壳表面的赖氨酸残基进行化学交联，其诱发的 RBD 特异性 IgG 水平较传统蛋白载体提升 3-5 倍。Carbral-Miranda 等进一步证实，VLP 载体可同时展示多种抗原表位，如寨卡病毒 E-DIII 蛋白与肺炎球菌多糖的共装载，为虫媒病毒与细菌联合疫苗的开发提供了技术范式。

表4.VLP结合策略。

蛋白质纳米笼

蛋白质纳米笼作为新兴的纳米级载体平台，以幽门螺杆菌铁蛋白为代表，其 24 聚体结构形成直径 12nm 的中空球体，具有良好的生物相容性与抗原装载能力。创新的 SpyCatcher-SpyTag 偶联系统 —— 基于化脓性链球菌表面蛋白的共价识别模块 —— 实现了纳米笼与抗原的定点偶联。Curley 团队利用该技术构建的三价纳米笼疫苗，同时装载 SARS-CoV-2 RBD 的三种突变株（B.1.617.2、D614G、B.1.351），在仓鼠模型中诱导出广谱中和抗体，展现出应对病毒变异的独特优势。此外，马脾脏载铁蛋白纳米笼与流感病毒血凝素的硫醇 - 马来酰亚胺偶联物，在动物实验中显示出优于传统亚单位疫苗的免疫保护效果。

表5. 蛋白质纳米笼结合策略。

肽类疫苗以其合成便捷性与高纯度优势，在多表位疫苗设计中崭露头角。通用 T 细胞表位 PADRE（13 氨基酸非天然泛 DR 表位）与化脓性链球菌 M 蛋白 B 细胞表位的组合肽疫苗，通过点击化学偶联聚亮氨酸增溶片段，在小鼠体内诱导出特异性体液免疫应答。钩虫 APR-1 抗原的 B 细胞表位 p3 与 T 辅助表位 P25 的串联肽，经聚亮氨酸修饰后，可无需佐剂直接诱导保护性免疫反应。值得关注的是，IC28 肽（源自细菌鞭毛蛋白）与 SARS-CoV-2 RBD 的半合成偶联物，利用硫醇 - 马来酰亚胺化学法实现共价结合，其诱发的 RBD 特异性 IgG 水平达到传统佐剂疫苗的 80%，为快速应对突发传染病提供了技术储备。

表6.肽结合策略。

抗耐药菌抗原的开发进展与临床挑战

针对 AMR 相关的 ESKAPE 病原体，糖结合疫苗的抗原开发聚焦于荚膜多糖、O 抗原及表面蛋白的多价组合。金黄色葡萄球菌 5 型（CP5）与 8 型（CP8）荚膜多糖与融合蛋白（Hla-MntC-ACOL0723）的碳二亚胺偶联物，在兔模型中诱导出型特异性中和抗体，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染提供保护。肺炎克雷伯菌 K1 与 K2 血清型 CPS 经 PGCT 技术与 rEPA 偶联后，在小鼠肺炎模型中展现出交叉保护效应。值得注意的是，肠炎沙门氏菌鞭毛蛋白与核心 - O 多糖（COPS）的偶联物，通过脱羧酰胺化反应实现共价结合，其诱导的抗体不仅识别 O 抗原，还能交叉反应于鞭毛蛋白，为沙门氏菌感染提供双重保护。

然而，临床转化面临多重挑战：首先，多糖抗原的多分散性导致结合物结构异质性，需建立更精准的质量控制标准；其次，新型载体的免疫原性评价缺乏统一的动物模型与临床终点指标；此外，多价疫苗中的抗原竞争问题尚未完全解决，需通过表位预测与载体设计优化抗原配比。监管层面，新型载体（如 OMV、纳米笼）的 GMP 生产工艺仍需标准化，其长期安全性数据亦需更多临床研究支持。

未来展望与技术趋势

糖结合疫苗的发展正朝着精准化、多价化与智能化方向迈进。基于结构疫苗学的理性设计，如冷冻电镜解析载体 - 抗原复合物的空间构象，将指导更高效的偶联策略开发。人工智能在表位预测与载体优化中的应用，有望加速新型疫苗的研发周期。此外，黏膜递送系统与糖结合疫苗的联用，可能为呼吸道与消化道感染提供更全面的免疫保护。值得期待的是，CRISPR-Cas9 基因编辑技术在细菌多糖合成路径改造中的应用，将进一步提升 PGCT 技术的普适性，为罕见血清型病原体疫苗的开发提供可能。

从公共卫生视角看，糖结合疫苗在应对全球 AMR 危机中扮演关键角色，其与抗生素替代疗法的联合应用或将成为感染防控的新范式。然而，技术创新需与可及性平衡，如何降低新型疫苗的生产成本、优化冷链运输条件，仍是惠及发展中国家的重要课题。未来的研究应聚焦于基础免疫学机制与转化医学的交叉融合，推动糖结合疫苗技术在更多感染性疾病预防领域的拓展。

原文来源：R.M.F.van der Put, B.Metz, R.J.Pieters, Carriers and Antigens: New Developments in Glycoconjugate Vaccines.

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