糖基化修饰对疫苗效力的影响及CHO细胞表达系统的核心优势|原性|国产九价疫苗|抗体|抗原|糖基化|细胞|蛋白

糖基化是病毒包膜蛋白与重组疫苗抗原最为关键的翻译后修饰方式，深刻调控抗原空间构象、免疫原性、体内循环半衰期，以及中和抗体应答的广谱性与持久性。

不同蛋白表达系统的糖基化修饰机制存在根本性差异：酵母表达系统以产生非人源化高甘露糖糖链为主，存在固有免疫缺陷；而中国仓鼠卵巢（CHO）细胞可实现高度贴合人体的复合型人源化糖基化修饰，且支持精准化糖工程改造。

本文依托乙肝、新冠、丙肝疫苗的最新研究成果，系统阐释糖基化修饰对疫苗免疫效力的调控机制，重点剖析CHO细胞糖基化表达平台在新一代高效、广谱疫苗研发中的核心应用价值与技术优势。

一、高甘露糖修饰（酵母表达系统）的非人源化劣势

酵母（酿酒酵母、多形汉逊酵母）是重组疫苗早期工业化应用的主流表达系统，但其糖基化修饰通路与人类细胞存在显著物种差异。

酵母仅能合成含8–14个甘露糖残基的高甘露糖型N-糖链，且会生成人类细胞不存在的α-1,3-甘露糖分支结构。

这种非人源化的异常糖基化模式，是制约酵母源疫苗免疫效果、限制其应用场景的核心短板。

1. 免疫原性不足且抗体滴度偏低

酵母源疫苗抗原因糖链结构异常，无法精准模拟天然病毒抗原的空间构象与免疫表位，整体免疫原性显著弱于人源化糖基化修饰的疫苗抗原。

中国疾控中心2025年开展的25–55岁成人未免疫人群双中心对照临床试验数据证实：同等20μg剂量下，酵母源乙肝疫苗（YDV）全程免疫后，乙肝表面抗体几何平均浓度（GMC）仅为600.76 mIU/mL，而CHO细胞源疫苗GMC高达1627.83 mIU/mL，抗体浓度提升2.7倍；同时，酵母疫苗高免疫应答人群（抗体滴度≥1000 mIU/mL）占比仅41.28%，远低于CHO疫苗的69.66%，免疫应答强度差距显著。

2. 宿主因素影响显著，适用人群受限

酵母高甘露糖修饰的抗原免疫应答稳定性差，极易受宿主生理状态、不良生活习惯等因素干扰。

数据显示，在BMI≥25的超重及肥胖人群中，酵母疫苗诱导的抗体GMC由正常体重人群的880.95 mIU/mL骤降至399.81 mIU/mL，降幅达54.6%；吸烟、饮酒人群的抗体GMC也分别降至390.33 mIU/mL、423.27 mIU/mL，较健康人群下降约40%。

该缺陷导致酵母源疫苗在超重、烟酒嗜好、免疫力偏弱的高危人群中保护效力大幅衰减，适用人群范围存在明显局限。

3. 体内半衰期短，保护持久性不足

高甘露糖型抗原可被人体肝、脾组织的甘露糖受体特异性识别并快速清除，体内循环半衰期极短，无法持续刺激机体免疫系统活化，难以高效诱导长效记忆B细胞生成。

临床长期随访数据表明，酵母源乙肝疫苗接种10年后，30%–40%接种者的保护性抗体滴度降至10 mIU/mL的有效保护阈值以下，丧失免疫保护能力。

与之相比，CHO细胞修饰的抗原体内半衰期更长，抗体衰减速率大幅放缓，有效免疫保护周期可延长至15年以上，保护持久性优势突出。

4. 潜在免疫原性风险

酵母特有的α-1,3-甘露糖非人源修饰残基，可刺激人体产生特异性抗糖抗体。

此类抗体不仅会中和疫苗抗原、削弱主动免疫效果，还可能诱发免疫复合物沉积、局部过敏等不良反应，存在一定的临床应用安全风险。

二、人源化糖基化修饰的核心益处

人源化糖基化修饰能够精准复刻天然病毒抗原的糖链结构，保障抗原蛋白正确折叠、完整保留天然免疫功能。

同时，依托成熟的糖工程技术，可对抗原糖基化模式进行定向精准调控，重塑机体免疫应答方向与强度，是当前提升疫苗免疫原性、拓宽保护范围、延长保护周期的核心技术策略。

1. 保留天然构象，增强中和表位免疫原性

标准化的人源化糖基化修饰可稳定抗原三维空间构象，充分暴露病毒保守中和表位，规避非中和优势表位引发的无效免疫应答。

CHO细胞表达的乙肝表面抗原（HBsAg）同时包含S、preS1、preS2三种功能包膜蛋白，糖基化修饰模式与天然乙肝病毒高度同源。

其诱导的保护性抗体可同时靶向病毒结构蛋白与吸附入侵表位，实现多靶点免疫防护，保护效果远优于仅表达单一S蛋白的酵母源疫苗。

2. 糖基遮蔽技术重定向免疫应答，提升广谱性

糖基遮蔽是前沿的疫苗优化技术，通过在抗原非中和优势表位定点引入人工糖基化位点，可特异性屏蔽无效变异表位，将机体免疫应答精准重定向至高度保守的中和表位，有效突破病毒抗原变异导致的免疫逃逸。

剑桥大学2025年最新研究证实，在SARS-CoV-2 XBB.1.5毒株RBD的CR3022非中和表位引入P521N糖基化突变后，mRNA疫苗的中和抗体应答能力大幅提升，对JN.1、BA.2等主流逃逸变异株的中和活性分别提升6.4倍、5.7倍，可有效覆盖新冠病毒四年间从原始毒株到最新变异株的进化谱系，广谱防护能力显著增强。

3. 延长抗原半衰期，增强免疫记忆

含唾液酸化修饰的人源化复合型糖链，可规避人体甘露糖受体、清道夫受体的快速识别与清除作用，显著延长抗原体内循环时间。

长效存在的抗原可持续激活机体生发中心免疫反应，高效诱导高亲和力、长寿命浆细胞与记忆B细胞生成。

相关研究数据表明，人源化糖基化抗原的体内半衰期是高甘露糖型抗原的3–5倍，所诱导的保护性中和抗体半衰期可延长2倍以上，为长效免疫保护奠定基础。

4. 促进抗原呈递，提升细胞免疫应答

人源化糖链可特异性结合树突状细胞（DC）表面的DC-SIGN等C型凝集素受体，促进抗原的摄取、加工与高效呈递，同时驱动树突状细胞成熟活化，有效激活CD4⁺辅助性T细胞与CD8⁺细胞毒性T细胞应答，同步强化体液免疫与细胞免疫，构建全方位、多层次的协同免疫保护体系。

三、CHO 细胞糖基化修饰的独特优势：疫苗研发的金标准

CHO哺乳动物细胞是目前全球唯一可同时实现高度人源化复杂糖基化、精准糖工程改造、规模化工业化生产的疫苗表达平台，其独特的糖基化修饰优势无可替代，已成为新一代安全、高效、长效疫苗研发与产业化的核心主流载体。

1. 糖基化谱与人类高度相似，安全性与免疫原性最优

CHO细胞的糖基化修饰通路与人类细胞高度同源，可精准合成人体天然的复合型、杂合型N-糖链与O-糖链，不含酵母α-1,3-甘露糖、昆虫细胞α-1,3-核心岩藻糖等非人源特异性糖基修饰。

这一特性彻底规避了异种糖基引发的抗糖抗体生成、过敏及免疫紊乱风险，疫苗安全性大幅提升；同时，抗原糖型与天然病原体高度匹配，最大程度保留了中和表位的完整性与免疫原性。

2. 糖基化可精准工程化改造，定制化疫苗设计

依托CRISPR/Cas9基因编辑技术，可对CHO细胞糖基化修饰通路进行定向改造，通过敲除或过表达特定糖基转移酶，实现抗原糖型的精准定制，满足不同类型下一代高性能疫苗的设计需求，核心改造应用如下：

• 去岩藻糖化修饰：敲除 FUT8 基因可去除抗体或抗原的核心岩藻糖，增强与 FcγRIIIa 受体的结合，提升抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）效应；

• 单天线糖基化：加州大学圣地亚哥分校 2025 年研究显示，敲除 CHO 细胞的 Mgat2、St3gal3/4/6、B3gnt2 基因，可产生单天线、去唾液酸化、去岩藻糖化的糖型，显著提升 HCV sE2 疫苗的中和活性；

• 糖基遮蔽修饰：在 CHO 细胞中可高效表达引入人工糖基化位点的抗原，如新冠 XBB.1.5_M7 RBD，实现糖基遮蔽技术的工业化生产。

3. 诱导高滴度、长半衰期中和抗体，保护持久性更佳

依托得天独厚的人源化糖基化修饰特性，CHO细胞表达的疫苗抗原可稳定诱导高滴度、长半衰期、高耐受性的中和抗体。核心临床数据显示，CHO乙肝疫苗全程免疫8周后，抗体GMC可达1627.83 mIU/mL，免疫效力是酵母疫苗的2.7倍。

尤为突出的是，在超重、吸烟、饮酒等免疫弱势人群中，CHO疫苗诱导的抗体GMC仍可维持1200 mIU/mL以上的高水准，不受宿主不良因素干扰。

高滴度、高稳定性的保护性抗体，可显著延长免疫保护周期，有效降低疫苗加强针接种频次。

4. 工艺成熟，规模化生产能力强

经过数十年工艺迭代优化，CHO细胞已形成成熟的悬浮高密度培养、流加发酵、蛋白纯化工业化体系，细胞培养密度可达1×10⁷ cells/mL以上，蛋白表达量达克级水平，可完全满足大规模疫苗供应需求。

同时，CHO细胞糖基化修饰稳定性极强，批次间差异极小，疫苗质量可控性高，完全契合全球药监体系的商业化审批与生产标准。

四、总结与展望

综上，糖基化修饰模式是决定疫苗免疫效力、安全性与持久性的核心关键。

传统酵母表达系统的非人源高甘露糖修饰，存在免疫原性弱、人群适配性差、保护周期短等固有缺陷；而人源化糖基化修饰可全方位提升疫苗的免疫应答强度、变异广谱性与长效保护性。

CHO细胞凭借精准的人源化糖基化能力、可定制化糖工程改造潜力、优异的宿主耐受性及成熟的产业化工艺，在乙肝、新冠、丙肝等多种疫苗研发中展现出压倒性优势，是当前个性化、广谱长效疫苗研发的最优表达平台。

未来，随着糖组学与基因编辑技术的持续革新，基于CHO细胞的精准糖型调控技术将不断成熟。

结合糖基遮蔽、多表位抗原展示等新型疫苗设计策略，有望研发出可抵御病毒高频变异的广谱长效疫苗，突破传统疫苗的技术瓶颈，为全球新发、再现传染病的防控提供强有力的技术支撑。

参考文献

[1] Qiu Q, Wang H, Zhang W. Comparison of immune efficacy between yeast-derived and CHO-derived hepatitis B vaccines among unvaccinated adults in China and influencing factors: Implications for personalized immunization strategies[J]. Vaccines, 2025, 13(3): 295.

[2] Olivier J, George C, Huang Q Z, et al. Glycan masking of XBB.1.5 RBD enhances neutralization breadth against emerging SARS-CoV-2 variants[J]. Emerging Microbes & Infections, 2025, 14(1): 2502011.

[3] Wu M Y M, Shin S, Fuerst T R, et al. Improving HCV E1E2 subunit vaccine yield in glycoengineered CHO cells via proteomic interaction identification[J]. bioRxiv, 2025. https://doi.org/10.1101/2025.05.20.655202.

[4] Newby M L, Allen J D, Crispin M. Glycosylation shaping viral antigen immunogenicity and guiding modern vaccine design[J]. Biotechnology Advances, 2025, 68: 104821.

[5] Ozdilek A, Avci F Y. Glycosylation as a critical parameter in nucleic acid vaccine design[J]. Current Opinion in Structural Biology, 2022, 73: 102348.

[6] 尤红, 王福生, 李太生, 等. 慢性乙型肝炎防治指南(2022年版)[J]. 实用肝脏病杂志, 2023, 26(3): 457-478.

[7] Carnell G W, Vishwanath S, Temperton N, et al. Glycan masking enhances the magnitude and breadth of anti-SARS-CoV-2 neutralizing antibody responses[J]. Frontiers in Immunology, 2023, 14: 1214567.

[8] Watanabe Y, Bowden T A, Wilson I A, et al. Exploitation of glycosylation in enveloped virus pathobiology[J]. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-General Subjects, 2019, 1863(10): 1480-1497.

[9] Moremen K W, Tiemeyer M, Nairn A V. Vertebrate protein glycosylation: diversity, synthesis and function[J]. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2012, 13(7): 448-462.

[10] 崔富强, 王华庆. 我国乙型肝炎疫苗免疫策略进展与展望[J]. 中国疫苗和免疫, 2024, 30(2): 245-250.