利用敏捷乳杆菌鞭毛蛋白作为HIV-1表位表面展示支架的开发及其免疫激活作用

为解决黏膜疫苗免疫原性不足的问题，研究人员以乳酸菌(LAB)为载体，利用敏捷乳杆菌(Ligilactobacillus agilis)鞭毛蛋白(FliC2)作为HIV-1膜近端外部区(MPER)表位的展示支架。通过基因工程构建重组菌株，在FliC2超变区插入MPER表位并优化TLR5识别位点突变，成功诱导小鼠产生黏膜IgA和系统IgG应答。该研究首次证实LAB来源鞭毛蛋白兼具抗原递送和佐剂双重功能，为黏膜疫苗开发提供新策略。

在抗击HIV等黏膜病原体的战斗中，科学家们一直在寻找能同时激活黏膜和系统免疫的高效疫苗载体。乳酸菌(LAB)因其安全性(GRAS认证)和天然免疫调节特性成为理想候选，但现有LAB疫苗存在免疫原性不足的瓶颈。更棘手的是，大多数LAB缺乏鞭毛结构，无法利用鞭毛蛋白这种天然免疫刺激剂。东京农业大学的研究团队另辟蹊径，选择自然界罕见的带鞭毛LAB——敏捷乳杆菌(L. agilis)作为突破口，其鞭毛蛋白FliC2不仅能通过Toll样受体5(TLR5)激活免疫，还具备超变区可插入外源表位的独特优势。

研究人员在《Applied and Environmental Microbiology》发表的研究中，创新性地将HIV-1膜近端外部区(MPER)表位插入FliC2超变区，构建了PTL534等重组菌株。通过定量Western blot证实每个细菌表面展示约1.3×10⁵个FliC2-MPER分子。更巧妙的是，团队在TLR5识别位点引入三个关键氨基酸突变，使改造后的PTL627菌株TLR5激活能力提升2倍。动物实验显示，免疫小鼠阴道MPER特异性IgA滴度显著升高，血清IgG水平提升达10³倍，首次实现LAB鞭毛蛋白"抗原递送-免疫激活"双功能耦合。

关键技术包括：1) 基因编辑构建FliC2-MPER插入突变体；2) 定量Western blot分析表面蛋白表达量；3) TLR5报告基因系统评估免疫活性；4) BALB/c小鼠模型验证免疫效果。

【插入MPER表位于L. agilis FliC2】

通过生物信息学预测FliC2结构域，选择135-150、179-194等超变区插入16aa的MPER表位。Western blot显示PTL534菌株表面FliC2-MPER表达量最高，每个细菌携带2.6×10⁴个分子，虽比野生型低5倍，但仍优于传统LPXTG锚定系统。

【构建TLR5增强型突变体】

在FliC2的TLR5结合域引入Q89A/D91N/E114Q三重突变，使PTL627菌株的SEAP(分泌型碱性磷酸酶)活性提升至野生型2倍，证实突变可增强TLR5通路激活。

【免疫效果评估】

腹腔免疫实验显示，PTL534和PTL627均能诱导显著MPER特异性应答：阴道IgA滴度达10^2.5，血清IgG高达10^4.5。值得注意的是，虽然PTL534的TLR5激活能力较弱，但因表位展示量更高，其免疫效果与PTL627相当。

这项研究开创性地证明：1) LAB鞭毛蛋白可作为高效抗原展示支架；2) TLR5识别位点工程化能增强佐剂效应；3) 抗原展示量与免疫激活存在协同作用。该平台不仅适用于HIV疫苗开发，还可拓展至流感、HPV等黏膜病原体防控，其"菌体-鞭毛"双递送系统为新一代黏膜疫苗设计提供了全新范式。未来研究需验证口服/鼻黏膜给药效果，并探索鞭毛运动性对黏膜穿透的影响，这些发现或将重塑黏膜免疫治疗的技术路线。