综述:分子固有免疫调控在变应性鼻炎疫苗研发与治疗策略中的研究进展

时间:2026年6月5日
来源:Frontiers in Immunology

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变应性鼻炎(Allergic Rhinitis; AR)是一种免疫球蛋白E(IgE)依赖性、Th2细胞介导的 disorders,显著损害患者的生活质量。近年来,分子固有免疫调控已成为研究的关键领域,尤其关注Toll样受体(Toll-like Receptor

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变应性鼻炎(Allergic Rhinitis; AR)是一种免疫球蛋白E(IgE)依赖性、Th2细胞介导的 disorders,显著损害患者的生活质量。近年来,分子固有免疫调控已成为研究的关键领域,尤其关注Toll样受体(Toll-like Receptor; TLR)激动剂作为过敏原免疫治疗(Allergen Immunotherapy; AIT)佐剂的应用。TLR是固有免疫系统的关键组成部分,可识别病原相关分子模式(Pathogen-Associated Molecular Patterns; PAMPs)并活化树突状细胞(Dendritic Cells; DCs),从而调控适应性免疫应答,促进抗过敏性免疫偏移。本文综述系统概述了TLR在AR疫苗研发中的作用,总结了多种TLR激动剂的研究进展及其在AIT中的潜在应用。重点阐述了这些分子的免疫调控特性及临床试验现状,旨在为设计更有效、速效的AR治疗策略提供理论基础和方向。
一、TLR在固有免疫中的功能与机制

TLR是固有免疫系统中关键的跨膜蛋白模式识别受体(Pattern Recognition Receptors; PRRs),是抵御入侵病原体的第一道防线。TLR广泛分布于质膜及核内体区室,细胞表面TLR主要识别细菌和真菌细胞壁组分及鞭毛蛋白,核内体TLR则识别经内吞进入的病毒和细菌来源的核酸。不同TLR亚型识别不同的PAMPs,激活特异性信号通路,最终导致核因子κB(Nuclear Factor Kappa-Light-Chain-Enhancer of Activated B Cells; NF-κB)和干扰素调节因子(Interferon Regulatory Factors; IRFs)等转录因子的活化,促进促炎细胞因子和I型干扰素(Type I Interferons; IFNs)的产生。TLR的表达受环境刺激、感染和炎症条件调节。

TLR识别PAMPs后,主要通过MyD88依赖性通路和TRIF依赖性通路激活细胞内信号级联反应。除TLR3通过TRIF通路信号传导外,其余TLR均利用MyD88依赖性通路,而TLR4则可通过两种通路进行信号传导。通路活化可诱导NF-κB及IRF3、IRF7的活化,前者促进肿瘤坏死因子-α(Tumor Necrosis Factor-Alpha; TNF-α)、白细胞介素(Interleukin; IL)-1β和IL-6等促炎细胞因子的转录,后者促进I型IFNs的产生。该信号级联不仅启动即刻固有免疫应答,还促进DCs的成熟,表现为主要组织相容性复合体(Major Histocompatibility Complex; MHC)分子及CD80、CD86等共刺激标志物的上调。成熟DCs具有增强的抗原呈递能力,促进初始CD4+ T细胞分化为各辅助性T细胞亚群。研究表明,TLR4活化可促使免疫应答向Th1优势偏移,从而拮抗Th2介导的过敏性炎症。

二、TLR在变应性鼻炎进展中的作用

TLR介导的固有免疫应答在AR中具有双重调控作用。一方面,TLR信号失调直接导致鼻黏膜屏障功能障碍、嗜酸性粒细胞性炎症、Th2极化和持续性黏膜炎症等核心临床表现;另一方面,TLR激动剂可通过三条相互关联的通路诱导免疫耐受:(1)Th2→Th1免疫偏移:TLR4/TLR9在DCs中的活化可上调IL-12和干扰素-γ(Interferon-Gamma; IFN-γ),直接抑制GATA3(Th2转录因子)并促进T-bet(Th1转录因子)表达;(2)调节性T细胞(Tregs)/调节性B细胞(Bregs)诱导:TLR信号通过NF-κB依赖性IL-10分泌增强Tregs中Foxp3的表达,并诱导Bregs产生IL-35,抑制效应T细胞活性;(3)保护性抗体类别转换:TLR9激动剂促进B细胞分化为分泌IgG4的浆细胞,IgG4与IgE竞争性结合过敏原,阻断肥大细胞脱颗粒。

在AR患者鼻黏膜中,TLR呈现细胞类型特异性失调。人鼻上皮细胞(Human Nasal Epithelial Cells; HNECs)来源的AR患者表现出TLR9表达降低、上皮屏障完整性受损以及IL-18和IL-33基线分泌升高。SP-TLR4轴受损,P物质诱导的TLR4上调延迟且持续时间延长。此外,AR患者嗜碱性粒细胞TLR7和TLR9表达增加,过敏原暴露进一步上调其表达并促进IL-6和IL-13释放。AR中的DCs也表现出IL-17RB、ST2和TSLPR等受体表达升高,这些受体受TLR配体调节并增强其Th2极化能力。

三、TLR激动剂作为佐剂在变应性鼻炎疫苗中的研究进展

TLR激动剂在激活固有免疫与适应性免疫的关键相互作用方面具有优于传统铝佐剂的性能。TLR激动剂可与抗原共价连接以实现协同免疫刺激,如纳入TLR7/8激动剂和不变自然杀伤T(Invariant Natural Killer T; iNKT)细胞激动剂的新型疫苗构建体可激发强效抗体应答。安全性方面,TLR激动剂,特别是低毒性来源或工程化的激动剂,展现出良好的安全性。

不同TLR亚型具有独特的免疫调控特征。TLR4识别革兰氏阴性细菌来源的脂多糖(Lipopolysaccharide; LPS)组分,其激动剂包括单磷酰脂质A(Monophosphoryl Lipid A; MPLA)等LPS衍生物,可诱导强效Th1免疫应答,表现为IFN-γ、IL-12和TNF-α等促炎细胞因子的产生。MPLA已配制于皂苷/MPLA纳米颗粒(Saponin/MPLA Nanoparticles; SMNP)等颗粒佐剂中,以增强抗原向引流淋巴结的递送。合成TLR4激动剂如INI-2004在小鼠过敏性致敏模型中显示出减少过敏性气道炎症和Th2细胞因子产生的疗效。

TLR9激动剂寡核苷酸CpG(CpG Oligodeoxynucleotides; CpG ODNs)模拟细菌DNA,主要活化浆细胞样DCs和B细胞。TLR9激动剂通过促进Tregs分化和抗体类别转换(从IgE转向IgG亚类,特别是小鼠中的IgG2a)诱导调节性免疫微环境。使用纳米载体如藻酸盐纳米疫苗与抗原共递送TLR9激动剂可促进DCs成熟和细胞毒性T淋巴细胞诱导。

此外,TLR2激动剂(常为细菌脂蛋白衍生物)、TLR5激动剂(如鞭毛蛋白衍生物)和TLR7激动剂[如咪喹莫特(Imiquimod)和GSK2245035]也在体外和动物模型中显示出有前景的抗过敏效应,包括诱导Th1应答和调节性通路、促进CD8+ T细胞启动以及刺激I型IFN产生。

四、TLR激动剂在变应性鼻炎免疫治疗中的关键比较

TLR激动剂在临床安全性和疗效方面优于传统铝佐剂。TLR4激动剂的临床试验数据令人瞩目:I期随机双盲安慰剂对照试验显示,CRX-675在豚草诱发的季节性AR患者中未报告严重不良事件,100μg剂量在激发后第1天和第14天诱导鼻症状评分一致降低。另一项评估MPL辅助舌下免疫治疗(Sublingual Immunotherapy; SLIT)的I/IIa期研究显示,高剂量MPL组在第十周时鼻激发试验阴性率达47%和44%,显著高于安慰剂组的20%,且特异性IgG升高,IgE升高受抑。

TLR9激动剂同样表现良好。IIb期随机双盲安慰剂对照多中心试验评估了CYT003-QbG10(封装A型CpG寡核苷酸G10的病毒样颗粒)在屋尘螨(House Dust Mite; HDM)诱导的常年性过敏性鼻结膜炎患者中的疗效,显示高剂量组综合症状和用药评分(Average Combined Symptom and Medication Score; ACS)显著降低,生活质量和过敏原耐受性显著改善。另一项开放标签研究评估了QbG10作为HDM过敏原提取物皮下免疫治疗(Subcutaneous Immunotherapy; SCIT)佐剂的疗效,患者rhinitis和并发过敏性哮喘症状在治疗开始后迅速缓解且长期维持。

TLR激动剂在疗效、安全性和临床适用性方面各具特点:TLR4激动剂介导强效Th1极化并产生持久长期临床疗效;TLR7激动剂实现更快速的症状缓解和持续的过敏原低反应性,但受限于剂量依赖性流感样症状和局部黏膜刺激;TLR9激动剂以优先诱导调节性免疫为特征,驱动强效IgG4产生和Treg/Breg分化,特别适合伴发哮喘的AR患者,但临床起效相对延迟。

五、纳米技术增强的TLR激动剂递送

纳米技术在TLR激动剂递送中的应用代表了疫苗研发的变革性方法。纳米载体可封装或偶联TLR激动剂,保护其免受酶促降解,并在特定免疫部位(如淋巴结或APCs)实现控释。靶向纳米载体通过黏膜细胞特异性配体功能化,促进其在鼻上皮细胞和APCs中的选择性富集;控释系统利用生理微环境线索(如核内体pH梯度)介导刺激响应性激动剂释放;协同共递送平台封装多种生物活性分子(如TLR激动剂和非TLR固有免疫调节剂)以协调互补的免疫信号通路。

代表性纳米载体系统包括:(1)皂苷/MPLA纳米颗粒(SMNP):通过颗粒摄取和引流靶向淋巴结,在引流淋巴结内持续释放,增强生发中心形成、T滤泡辅助(T Follicular Helper; Tfh)细胞应答和过敏原特异性IgG;(2)藻酸盐纳米疫苗:通过黏膜黏附特性实现黏膜滞留,在核内体区室pH响应性释放,增强DCs成熟和抗原交叉呈递;(3)自组装肽纳米载体:通过受体介导的内吞实现APC特异性摄取,核内体pH触发刺激响应性释放,产生强效、多样的抗体应答;(4)脂质体递送系统:通过表面配体功能化靶向鼻上皮细胞,通过脂质双分子层降解实现控释,增强鼻上皮细胞/DCs的抗原摄取和局部Th1极化。

六、未来挑战与研究方向

新型TLR激动剂的开发和筛选是免疫治疗的关键前沿。分子修饰和工程化递送系统方面的创新策略包括将TLR激动剂与免疫检查点靶向结合、工程化肽激动剂和CpG变体筛选,以及前药和antedrug设计等化学策略。

纳米载体通过两种核心机制解决细胞因子风暴悖论:第一,黏膜细胞特异性配体介导的靶向递送使激动剂富集于鼻上皮细胞和APCs,限制全身扩散;第二,刺激响应性控释实现局部TLR活化。

从监管和制造角度来看,自组装纳米疫苗相比传统铝佐剂疫苗面临独特挑战。其复杂的纳米结构需要更严格的质量控制以确保批次一致性,且脂质/肽基纳米载体的现行良好生产规范协议不如铝佐剂成熟。此外,监管机构缺乏纳米级佐剂的标准化安全评估框架,特别是长期生物相容性方面,可能延迟其临床转化。

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