酵母居然是 “疫苗工厂”？乙肝、HPV 疫苗都靠它，未来还能对付更多传染病！|世界艾滋病日|乙型肝炎|乙肝|传染病|抗原|蛋白|酵母

摘要;提到酵母，很多人第一反应是酿酒、发面的微生物。但你可能不知道，这种不起眼的单细胞生物早已成为生物医药领域的 “明星选手”——它是生产乙肝、HPV 等热门疫苗的核心平台，还在动物防疫和新型传染病疫苗研发中发挥着关键作用。本文将用通俗易懂的语言，带你了解酵母疫苗的发展历程、核心优势、生产流程，以及它在人类和动物健康领域的应用现状与未来潜力，揭开这个 “微型疫苗工厂” 的神秘面纱。

一、传统疫苗的困境，酵母疫苗的崛起

在酵母疫苗登场前，传统疫苗一直面临着诸多难题。我们熟知的常规疫苗，要么是用灭活或减毒的完整病原体制成，要么是提取病原体的部分抗原成分，虽然能起到免疫保护作用，但缺点很明显：使用减毒病原体可能存在安全风险，生产过程需要专业人员操作，还得全程冷链运输，而且研发周期长、成本高。更麻烦的是，抗生素的滥用导致抗菌素耐药性日益严重，让传染病防控陷入更大挑战。

这时，重组 DNA 技术的出现改变了疫苗研发的格局，而酵母成为了这项技术的 “最佳搭档”。1982 年，科学家首次在酵母中成功生产出乙肝病毒表面抗原，这一突破让疫苗生产进入了新纪元。与传统疫苗相比，酵母疫苗有着天然优势：它没有 endotoxin（内毒素）污染风险，生长速度快、 biomass yield（生物量产量）高，还能高效表达结构复杂的重组蛋白。更重要的是，酵母作为 eukaryotic cell（真核细胞），能完成细菌难以实现的 post-translational modification（翻译后修饰），让生产出的疫苗更接近天然抗原的结构，免疫效果更优。

如今，酵母疫苗已经从实验室走向产业化，成为人类和动物疫苗的重要生产平台，为传染病防控提供了更安全、高效的解决方案。

二、酵母 “造疫苗” 的核心密码：基因工程与生产流程

酵母能成为优秀的 “疫苗工厂”，离不开两大核心技术支撑：精准的 genetic engineering tools（基因工程工具）和高效的 downstream processing（下游加工流程）。

（一）基因工程：给酵母装上 “疫苗生产程序”

要让酵母生产特定疫苗，首先得对它进行 “基因改造”。早在 1978 年，科学家就成功实现了酵母的基因转化，通过将 foreign DNA（外源 DNA）导入酵母细胞，让它获得表达目标抗原的能力。经过几十年发展，这项技术已经非常成熟。

科学家会为酵母设计专用的 plasmid（质粒）—— 相当于 “基因载体”，上面携带了目标疫苗的抗原基因、启动子等关键元件。根据复制方式不同，质粒分为含 centromere sequence（着丝粒序列）的单拷贝质粒和含 2µ 复制起点的多拷贝质粒，后者能让酵母细胞高效表达抗原蛋白。

启动子则是控制基因表达的 “开关”，常用的有 constitutive promoter（组成型启动子）如 GAP、TEF，和 inducible promoter（诱导型启动子）如 AOX1。其中，甲醇诱导的 AOX1 启动子应用最广，能让目标蛋白产量占到细胞总蛋白的 30%，为大规模生产奠定基础。

（二）下游加工：从酵母细胞中 “提纯” 疫苗

酵母表达出抗原后，还需要一系列复杂的 purification（纯化）流程才能制成疫苗。这个过程被称为下游加工，其成本占疫苗总生产成本的 80%，是决定疫苗质量的关键环节。

首先通过离心、过滤等方式去除酵母细胞，澄清发酵液；接着用 chromatography（层析技术）—— 比如离子交换层析、亲和层析等 —— 分离和纯化抗原，去除 β- 葡聚糖等可能引发免疫风险的杂质。对于需要形成 virus-like particles（VLPs，病毒样颗粒）的疫苗，还要优化组装条件，确保其结构完整、免疫原性良好。

最后，还要经过稳定性测试（如冻融、冻干循环）、蛋白完整性检测（SDS-PAGE、Western blot）等质量控制环节，并且全程遵循 Good Manufacturing Practice（GMP，良好生产规范），确保疫苗的安全性和有效性。

（三）酵母与大肠杆菌：疫苗生产的 “两大主力” 对比

目前，大肠杆菌也是常用的疫苗表达系统，它和酵母各有优势。大肠杆菌生长快、成本低，能实现高蛋白产量，但无法进行复杂的翻译后修饰，适合生产结构简单的抗原；而酵母能生产结构复杂的重组蛋白，且无内毒素污染，尤其适合生产 VLPs 类疫苗，比如乙肝、HPV 疫苗。选择哪种系统，主要取决于目标疫苗的蛋白特性。

三、人类疫苗：酵母生产的 “明星产品”

经过几十年的发展，已有多款酵母表达的疫苗获得全球主流机构批准，走进大众生活，还有更多候选疫苗在临床试验中稳步推进。

（一）已上市的经典疫苗

乙肝疫苗：全球首款酵母表达的人类疫苗，采用 Saccharomyces cerevisiae（酿酒酵母）或 Hansenula polymorpha（多形汉逊酵母）生产，通过表达乙肝病毒表面抗原（HBsAg）制成，保护率超过 95%，有效遏制了乙肝的传播。

HPV 疫苗：包括针对 6、11、16、18 等型别的二价、四价、九价疫苗，利用酵母表达 HPV 的 L1 蛋白，组装成 VLPs，能诱导机体产生高水平中和抗体，预防宫颈癌等疾病。中国自主研发的上海泽润（Walvax）等 HPV 疫苗，也采用酵母表达系统，已获批上市或进入临床试验。

疟疾疫苗：WHO 推荐的 Mosquirix™和 R21/Matrix-M™疫苗，均为酵母表达的重组疫苗。其中 R21 疫苗采用 Komagataella phaffii（巴斯德毕赤酵母）生产，通过融合疟原虫环子孢子蛋白和乙肝表面抗原，搭配 Matrix-M™佐剂，能激发强烈的免疫反应，为疟疾 endemic regions（流行地区）的儿童提供保护。

（二）临床试验中的候选疫苗

目前，还有多款酵母表达的疫苗在临床试验中，涵盖 HPV 高风险型别、新型冠状病毒、流感等疾病。例如，针对 HPV 52 型的疫苗候选物，采用多形汉逊酵母生产 VLPs，已完成部分临床前研究；针对 SARS-CoV-2 的重组 RBD 疫苗，通过优化酵母表达系统，去除不必要的糖基化位点，大幅提升了中和抗体水平。

下表列出了部分已获批或在研的酵母表达人类疫苗（表格来源：原文表 1、表 2）：

四、动物疫苗：酵母守护畜牧业的 “新力量”

除了人类疫苗，酵母表达系统在动物防疫中也发挥着重要作用，尤其在 livestock（家畜）、poultry（家禽）、aquaculture（水产）等领域，为防控传染病提供了新方案。

目前，商业化的动物酵母疫苗主要针对 cattle ticks（牛蜱），如古巴的 Gavac®、澳大利亚的 TickGARD®，均采用巴斯德毕赤酵母表达牛蜱的 Bm86 肠道抗原。这类疫苗通过诱导牛产生特异性抗体，当蜱吸血时，抗体能破坏其肠道细胞，降低蜱的存活率、产卵量和繁殖力，从而减少蜱传疾病的传播。实际应用中，这类疫苗能减少 87% 的杀螨剂使用，每头奶牛每年可节省 23.4 美元，同时降低环境污染。

此外，还有多款候选疫苗在研发中：针对鸡的禽腺病毒、球虫病疫苗，针对鱼类的鲤疱疹病毒疫苗，针对猪的圆环病毒 2 型、非洲猪瘟疫苗，以及针对宠物的犬瘟热、猫传染性腹膜炎疫苗等，均采用酵母表达系统，部分已在预临床研究中显示出良好的免疫保护效果。

五、酵母疫苗的挑战与未来方向

尽管酵母疫苗优势显著，但仍面临一些技术瓶颈，科学家也在不断探索解决方案，推动其持续发展。

（一）当前面临的主要挑战

糖基化修饰问题：酵母的 glycosylation pattern（糖基化模式）与人类细胞不同，高甘露糖型 N - 聚糖可能影响抗原的免疫原性和稳定性，甚至引发过敏反应。

VLPs 组装与分泌：部分 VLPs 在酵母细胞内积累，需要破碎细胞才能提取，增加了纯化难度和成本；且酵母难以生产 enveloped VLPs（包膜病毒样颗粒）。

产量与纯化效率：复杂抗原的表达量仍有提升空间，下游纯化流程复杂、成本高，是产业化的主要瓶颈。

（二）未来发展方向

为解决这些问题，科学家正在从多个方向突破：

糖基化工程：通过基因编辑技术敲除酵母中参与甘露糖修饰的基因，或引入人类糖基化相关基因，让酵母生产出更接近人类细胞糖基化模式的抗原。

优化 VLPs 生产：利用信号肽引导 VLPs 分泌到细胞外，简化纯化流程；通过共表达多个抗原基因，构建多价 VLPs 疫苗，实现 “一剂多防”。

开发新型启动子与载体：寻找比 AOX1 更高效、更安全的启动子，设计稳定性更高、拷贝数更可控的质粒载体，提升抗原表达量。