Contents
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1,2
,1, 阿德里安 VS 希尔
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摘要
1. 引言
疟疾是由疟原虫引起的危及生命的疾病，疟原虫通过受感染的按蚊叮咬在人与人之间传播。有五种疟原虫可引起人类疟疾：恶性疟原虫 （ P. falciparum） 、间日疟原虫（ P. vivax） 、 三日疟原虫 （ P. malariae）、卵形疟原虫（P. ovale） 和人畜共患的诺氏疟原虫（P. knowlesi ）。其中， 恶性疟原虫和间日疟原虫是造成人类死亡和发病的主要原因[ 1 ]。世界卫生组织（WHO）报告称，预计到 2024 年，83 个国家将有 2.82 亿例疟疾病例，比 2023 年增加 1900 万例[ 2 ]。 2024 年疟疾死亡人数达到 61 万。尽管几十年来一直在努力控制疟疾，但持续高企的死亡率凸显了迫切需要更有效、更持久的干预措施，特别是能够在寄生虫生命周期的多个阶段阻断感染的疫苗。
疟原虫的生命周期可分为三个主要阶段：红细胞前期、血液期和蚊媒期。其发育的每个阶段都呈现出独特的生物学机制，这些机制不仅使寄生虫得以生存繁衍，也为干预提供了潜在的靶点。当受感染的蚊子将子孢子注入人体血液时，疟原虫便开始进入红细胞前期。这一阶段至关重要，因为它代表了寄生虫在人体内的第一个主要复制阶段，也是预防性干预的关键时机。侵入肝脏后，寄生虫进行无性繁殖，随后进入血液期，血液期是导致疟疾临床表现的原因[ 3 ]。当有性生殖体（配子体）被蚊子摄入后，疟原虫的生命周期即告完成，并继续传播。 图 1 展示了恶性疟原虫复杂的生命周期。
图 1。 恶性疟原虫的生活史。受感染的按蚊传播的子孢子（1）启动肝期感染和发育（2-4），随后在红细胞内进行无性血液期复制（5-9）。一部分寄生虫分化为配子体（10），在蚊子吸血时被摄入（11），并进行孢子生殖发育（12-18），完成传播周期。该图由 BioRender.com 制作。
作用于疟原虫生命周期多个阶段的多阶段疫苗日益被视为实现强效、持久疟疾保护并降低传播的主要策略。随着世界卫生组织推荐并预认证了两种红细胞前期疟疾疫苗，开发针对血液期和阻断传播阶段的互补疫苗对于增强对疾病和传播的整体影响至关重要。
2. 当前情况
下表 1 显示了截至 2026 年 3 月在 ClinicalTrials.gov 数据库中注册的针对几种恶性疟原虫抗原的正在进行的临床试验。
表 1。 疟疾疫苗研发的临床试验正在进行中。ChAd63，黑猩猩腺病毒 63；CSP，环子孢子蛋白；CyRPA，富含半胱氨酸的保护性抗原；GLA-SE，稳定乳剂中的吡喃葡萄糖基脂质 A；IM，肌内注射；IMX313，源自补体抑制剂 C4 结合蛋白的寡聚化结构域；IV，静脉注射；LARC，晚期阻滞复制活性疫苗；MVA，改良痘苗病毒安卡拉株；ME-TRAP，多表位血小板反应蛋白相关黏附蛋白；mRNA，信使核糖核酸；MSP1，裂殖子表面蛋白 1；PE，红细胞前期； Pf ， 恶性疟原虫 ；Pfs25，性阶段抗原 25；Pfs45/48，45/48 kDa 性阶段抗原。 RH5，网织红细胞结合蛋白同源物 5；RIPR，RH5 相互作用蛋白；SPZ，子孢子；VLP，病毒样颗粒。
| 产品名称 | 抗原 | 疫苗平台 | 路线 | 试验阶段 | 临床试验编号 |
|---|---|---|---|---|---|
| 红细胞前期（PE） | |||||
| BNT165e | PfCSP | mRNA | IM | 第一/二期 | NCT06069544 |
| PfSPZ-LARC2 | 整个 SPZ | 基因减毒的 SPZ | IV | 第一阶段 | NCT06735209 |
| PfSPZ；MVA/ChAd63 ME-TRAP | 整个 SPZ，ME-TRAP | 基因减毒的 SPZ 病毒载体 | 混合给药（静脉注射，肌肉注射） | 第一/二期 | NCT05441410 |
| RTS,S/AS01E | PfCSP | VLP | IM | 第二阶段 a | NCT07036159 |
| 第四阶段 | NCT06424002 | ||||
| R21/Matrix M | PfCSP | VLP | IM | 第二阶段 | NCT06879327 |
| 第二阶段 | NCT06080243 | ||||
| 第二阶段 | NCT07074665 | ||||
| 第三阶段 | NCT06578572 | ||||
| 第四阶段 | NCT06068530 | ||||
| 第四阶段 | NCT06860178 | ||||
| 第四阶段 | NCT07194668 | ||||
| 血期 | |||||
| MSP1/GLA-SE | PfMSP1 | 蛋白质亚基 | IM | 第一阶段 | NCT06652737 |
| 第一阶段 | NCT06862453 | ||||
| RH5.1/Matrix M | PfRH5 | 蛋白质亚基 | IM | 第一阶段 | NCT06141057 |
| RH5.1/Matrix M；R78C/Matrix M； RH5.1 + R78C/Matrix M | PfRH5、PfCyRPA、PfRIPR | 蛋白质亚基 | IM | 第一阶段 | NCT05385471 |
| RH5.1/Matrix M1；RH5.2-VLP/Matrix M1 | PfRH5 | 蛋白质亚基和病毒样颗粒 | IM | I/IIb 期 | NCT05790889 |
| RH5.1/Matrix M+ RH5.2-VLP/Matrix M; RH5.1/Matrix M；RhH.2-VLP/Matrix M | PfRH5 | 蛋白质亚基和病毒样颗粒 | IM | 第一/二期 | NCT05978037 |
| 性阶段 | |||||
| Pfs25-IMX313/Matrix M； Pfs45/48/Matrix M； Pfs25-IMX313+ Pfs45/48/Matrix M | Pfs25、Pf45/48 | 蛋白质纳米颗粒 | IM | 第一/二期 | NCT06549257 |
| 多阶段（血液和肺栓塞） | |||||
| R78C/Matrix M；RH5 + R78C/Matrix M + R21/Matrix M | PfCyRPA、PfRIPR；PfRH5、PfCSP | 蛋白质亚基；病毒样颗粒 | IM | IIb 期 | NCT07183371 |
| RH5.2-VLP/Matrix M1+ R21/Matrix M1；RH5.2-VLP/Matrix M1；R21/Matrix M1 | PfRH5、PfCSP | VLP | IM | 第一阶段 | NCT05357560 |
| RH5 + R21 + R78C/Matrix M；RH5 + R21/Matrix M；R21 + R78C/Matrix M；RH5 + R78C/Matrix M；R21/Matrix M | PfRH5、PfCyRPA、PfRIPR；PfCSP | 蛋白质亚基和病毒样颗粒 | IM | 第一阶段 | NCT06958198 |
2.1. 红细胞前期疫苗
疟疾疫苗接种工作日益注重在寄生虫进入血液之前，于感染的早期阶段进行预防。红细胞前期疟疾（PEM）疫苗旨在拦截皮肤或肝脏中的恶性疟原虫子孢子，通过靶向这些阶段特有的抗原来阻止疾病进展。其中，RTS,S（葛兰素史克公司）是首个此类疫苗，其设计目的是在乙型肝炎表面抗原上展示 18 个 NANP 重复序列和 CSP 的羧基末端，以及 HepB-S 蛋白[ 4 , 5 ]。该疫苗采用 AS01 脂质体佐剂系统配制，该系统含有单磷酰脂质 A（MPLA）和 QS-21（ 皂树提取物 21），可通过刺激强烈的体液和细胞免疫反应来增强免疫原性[ 4 ]。在 RTS,S 的 III 期临床试验中，研究人员按照 0、1、2 和 20 个月的接种方案，对 5 至 17 个月大的儿童进行接种，结果显示，在首次接种后的 48 个月内，临床疟疾发病率降低了约 36 %[ 6,7 ]。尽管这一疗效并不显著，但考虑到疟疾负担之重，即使疫苗的保护率仅为 26%至 36%，也足以获得世界卫生组织的推荐，并在多个非洲国家推广应用[ 7 ]。在疟疾高发地区，即使是部分保护也能显著降低人群的临床发病率、重症疟疾发生率和疟疾相关死亡率。2021 年，世界卫生组织推荐使用 RTS,S/AS01（Mosquirix ™ ，葛兰素史克，新加坡），即使四剂接种方案的覆盖率不足 50%，也能使儿童总体死亡率降低 13%[ 8 ]。 然而，RTS,S 疫苗存在一些关键局限性，包括免疫力快速衰减以及抗体反应高峰与疟疾传播季节不匹配[ 9 ]。RTS,S 疫苗提供的部分保护并不能完全预防流行地区的新感染或再感染[ 10 ]。除了临床试验外，定量模型也证实了抗 CSP 抗体滴度的双相衰减，滴度下降预示着疫苗效力降低和突破性感染增多[ 11 ]。为了克服 RTS,S 疫苗的不足，人们探索了替代策略，包括季节性接种 RTS,S 疫苗，旨在使疫苗诱导的保护作用与疟疾传播高峰期同步[ 12 ]。临床研究表明，RTS,S 疟疾疫苗主要诱导强度较低且持续时间较短的 CD4 + T 细胞反应，其特征是产生 IL-2、TNF-α以及（较少）IFN-γ[ 13 ]。这些 T 细胞反应主要针对 CSP 的 C 端。多项研究测量了接种疫苗后产生 IL-2 和 TNF-α的 CSP 特异性 CD4 + T 细胞频率的增加；中央记忆和效应 CD4 + T 细胞库也得到扩增，但这种反应会随时间推移而减弱，且被认为不够强效或持久[ 14 ]。在经济方面，加纳、肯尼亚和马拉维的试点项目表明，国家免疫规划可以以每剂 2.3-3.0 美元的价格提供 RTS,S 疫苗，而每剂 8-10 美元的总经济成本与各国目前为其他常规儿童疫苗支付的成本相当[ 15 ]。
另一方面，R21（牛津大学和印度血清研究所）的临床前研究表明其有效性，在 BALB/c 小鼠中，接种三剂疫苗后可对含有 PfCSP 的转基因伯氏疟原虫提供无菌保护[ 16 ]。成人 CHMI 研究表明，接种疫苗后进行攻毒可导致循环 T 滤泡辅助细胞（cTfh）（CXCR5 + /PD-1 + ）扩增。这种扩增主要涉及 Th2/Th17 极化的亚群，这些亚群与强烈的抗体产生和初始 B 细胞的活化有关[ 17 ]。2023 年，R21 首先在加纳、尼日利亚和布基纳法索获批；随后，世界卫生组织建议将其用于与 RTS,S 相同的目标人群和免疫程序。 III 期临床试验表明，采用 Matrix-M（印度血清研究所（印度浦那）和 Novavax 公司（美国马里兰州盖瑟斯堡）联合研制）配制的 R21 疫苗，在 0、1、2 个月接种方案下，对 5 至 36 个月龄儿童是安全的[ 18 ]。据报道，R21 疫苗在 24 个月内的保护效力分别为：首次疟疾发作时间 75%，多次疟疾发作 77%[ 19 , 20 ]。CD4 + T 细胞分泌 IL-2、TNF-α和 IFN-γ等细胞因子；然而，这些反应的总体强度较低，且通常持续时间较短。它们的主要作用是促进抗体产生，而不是直接发挥保护作用[ 21 ]。 从成本效益的角度来看，R21/Matrix-M 疫苗每剂最高价格为 3 美元，可预防一个残疾调整生命年 (DALY)，成本为 30-34 美元，使其成为疟疾流行非洲最经济有效的卫生措施之一 [ 22 ]。
减毒全孢子疫苗之一，Sanaria 公司生产的辐射减毒 PfSPZ，在 CHMI 研究中显示出较高的疗效[ 23 ]。然而，与其他 PEM 疫苗一样，PfSPZ 也未能长期刺激产生持久的抗体反应[ 24 ]。基因减毒孢子疫苗 PfSPZ-GA1 的疗效并不理想；但其产生的抗体反应高于辐射减毒 PfSPZ[ 25 ]。提取孢子需要耗费大量人力，加上全孢子疫苗生产成本高昂，给大规模生产带来了巨大挑战。此外，需要静脉注射（IV）进一步增加了疫苗推广的难度，尤其是在撒哈拉以南非洲许多地区等资源匮乏的环境中。虽然全孢子疫苗可能对非流行地区的旅行人群具有一定的吸引力，但由于后勤和经济方面的限制，其在流行地区的广泛应用仍然受到限制。
同时，基于病毒载体的方法旨在通过将 T 细胞反应与 VLP 疫苗结合来增强其疗效 [ 26 ]。
结构生物学的最新进展正在加深我们对 CSP 中保护性表位的理解，为设计更具针对性和有效性的疫苗提供了途径。然而，CSP 内部的抗原多样性以及寄生虫复杂的免疫逃逸策略仍然限制着疫苗诱导保护的广度和持久性。克服这些障碍对于开发具有更广泛覆盖范围和更持久疗效的下一代 PEM 疫苗至关重要。
2.2. 血液期疫苗
目前，血液期疟疾疫苗的研发主要集中于产生能够阻断裂殖子入侵红细胞的抗体[ 27 ]。近期的一些突破性进展使该领域重焕生机，其中最引人注目的是 RH5.1/Matrix-M 疫苗，它是首个在疟疾流行地区人群中展现出显著临床疗效的血液期候选疫苗[ 27 , 28 ]。RH5.1 是一种可溶性蛋白疫苗，靶向高度保守的恶性疟原虫网织红细胞结合蛋白同源物 5 (PfRH5)。在布基纳法索开展的 Ib 期临床试验表明，该疫苗在疟疾流行地区的成人和幼儿中均具有良好的安全性和免疫原性[ 28 ]。另一项使用重组 PfRH5 联合 AS01B 佐剂的 I/IIa 期临床试验不仅显示出强烈的免疫反应，而且抗体水平持续超过两年，同时在慢性疟疾感染（CHMI）期间寄生虫生长也显著减少[ 29 ]。利用异源病毒载体（ChAd63/MVA-RH5）的疫苗接种策略已在人体内实现了与长期自然暴露个体相当或更高的抗体滴度[ 30 ]。RH5.1 的改良版本 RH5.2 现已作为 VLP 疫苗候选物生产，并已进入临床试验[ 31 , 32 ]。
相比之下，其他血液期靶标，如 MSP1、MSP3、AMA1 和 EBA-175，尽管在红细胞入侵中发挥着关键作用，但却具有高度多态性[ 33 , 34 ]。这种变异性限制了它们作为疫苗抗原的有效性，临床研究表明，即使抗体滴度很高，也只能提供极少或没有保护作用[ 35 , 36 , 37 ]。与此同时，研究人员探索了一种包含寄生虫感染红细胞裂解物的全寄生虫血液期疫苗[ 38 ]。该研究表明，用源自约氏疟原虫血液期寄生虫的裂解物进行免疫接种，可显著降低小鼠的寄生虫血症，提高小鼠的存活率，并在血液期攻击后降低肝脏中的寄生虫载量[ 38 ]。
2.3. 阻断传播的疫苗
阻断传播疫苗（TBV）针对的是蚊体内寄生虫发育的各个阶段，而非直接预防人类疾病。TBV 的作用机制是诱导产生针对寄生虫有性阶段表达抗原的抗体，从而阻断传播周期[ 39 ]。Pfs25 是研究最为广泛的候选疫苗之一，它是一种在合子和动合子表面表达的蛋白质。尽管临床前研究显示其具有很强的免疫原性，但使用 Pfs25 的各种制剂（例如重组蛋白、融合蛋白和病毒样颗粒）进行的临床试验仅取得了有限的成功[ 40 , 41 ]。研究人员尝试通过与分子佐剂 IMX-313 融合来增强 Pfs25 的免疫原性，与单体形式相比，融合显著提高了抗体反应和阻断传播活性[ 41 ]。此外，将 Pfs25 与红细胞前期疫苗 RTS,S 联合采用多阶段疫苗策略已被证实安全有效，体外实验表明，两种抗原均不会干扰针对其功能性抗体的反应[ 40 , 41 ]。除 Pfs25 外，还有其他几种 TBV 候选疫苗正在研发中，包括 Pfs230 以及处于 I/II 期临床试验阶段的 Pfs48/45[ 42 ]。这些抗原通过阻断寄生虫在蚊媒内的发育，为干扰寄生虫的生命周期提供了新的途径。例如，Pfs25 或 Pfs230 等 TBV 候选疫苗靶向蚊子中肠内表达的寄生虫发育阶段，并在蚊子吸血后诱导产生抗体，从而阻止受精或卵动子的发育。 当蚊子叮咬已接种疫苗的个体时，这些抗体可以抑制蚊体内寄生虫的成熟，从而阻止其传播给新的宿主。如果将这种阻断传播的策略与保护个体免受感染或疾病侵害的红细胞前期或血液期疫苗结合使用，则有助于减少人群中寄生虫的传播，并有助于更全面的疟疾消除策略。
2.4. 胎盘疟疾疫苗
胎盘疟疾是由于恶性疟原虫感染的红细胞与硫酸软骨素 A (CSA) 结合，滞留在胎盘绒毛间隙所致。这一过程会导致孕妇贫血、低出生体重、死产和胎儿生长受限[ 43 ]。在疟疾流行地区，高达 40%的孕妇可能发生胎盘疟疾，这可能导致严重的孕产妇和婴儿死亡[ 44 ]。女性在后续妊娠中通过逐渐产生针对寄生虫蛋白 VAR2CSA（介导 CSA 结合）的抗体而获得保护[ 43 ]。鉴于免疫力与妊娠次数相关，有效的胎盘疟疾疫苗必须在首次妊娠前接种。
两种基于 VAR2CSA 的候选疫苗，即 PRIMVAC 和 PAMVAC，已完成 I 期临床试验（分别为 NCT02658253 和 NCT02647489）。PRIMVAC 是一种源自 3D7 VAR2CSA 序列的重组蛋白疫苗，已在法国未感染过疟疾的女性和布基纳法索的未孕女性中进行了测试[ 43 ]。该疫苗显示出可接受的安全性，并在所有接种者中诱导了血清转化。抗体能够识别天然 VAR2CSA 并抑制同源 CSA 结合寄生虫的黏附；然而，针对异源株的交叉反应有限，且主要在高剂量下观察到[ 43 ]。同样，另一种基于 FCR3 变体 VAR2CSA 的重组蛋白疫苗 PAMVAC 也显示出良好的安全性，并在未感染过疟疾的成年人中诱导了功能性黏附抑制抗体[ 44 ]。与 PRIMVAC 一样，PAMVAC 的抑制活性很大程度上是菌株特异性的[ 44 ]。
胎盘疟疾疫苗研发的一大挑战是 VAR2CSA 的广泛多态性。近期，基于结构的疫苗设计利用冷冻电镜数据，生成了优化的免疫原，这些免疫原保留了保守的 CSA 结合元件，同时降低了结构复杂性[ 45 ]。一项大鼠临床前研究表明，重新设计的构建体提高了产量，并诱导产生了与全长 VAR2CSA 相当的强效黏附阻断抗体[ 45 ]。包含来自不同寄生虫株的变体的多价混合策略扩大了功能抑制范围，这可能解决早期候选疫苗的一个关键局限性[ 45 ]。Misal 等人利用表位切除和定量质谱分析，鉴定出经产妇优先识别的保守 VAR2CSA 表位，这些经产妇已获得功能性抗黏附抗体[ 46 ]。保护性 IgG 优先靶向 CSA 结合位点附近的保守表位，其中许多表位需要完整的 VAR2CSA 构象结构才能被正确识别 [ 46 ]。
未来的重点工作包括确定保护性免疫的相关因素、改善交叉反应功能以及在首次妊娠前评估疫苗诱导免疫的持久性。超越等位基因特异性反应，转向广泛抑制保守表位靶向，对于实现对胎盘疟疾具有临床意义的保护至关重要。
3. 疟疾研究中使用的疫苗平台
疟疾疫苗的研发工作几乎探索了所有可用的平台。全孢子疫苗作为第一代疫苗平台已被尝试，而重组蛋白、亚单位疫苗和病毒载体则作为第二代疫苗进行了尝试。第三代疫苗包括核酸疫苗和纳米颗粒疫苗。病毒样颗粒（VLP）以及一种更新的平台——RNA 疫苗，均属于第三代疫苗[ 47 ]。所有这些平台都已被探索或正在开发中，旨在独立或同时靶向疟原虫生命周期的特定阶段，每种平台都针对寄生虫的特定环节进行破坏。
全孢子疫苗针对寄生虫的红细胞前期阶段，其生产方法是通过辐射、基因改造或化学处理来减弱孢子的毒性[ 48 ]。尽管已有研究表明该平台能够为人类提供无菌保护，但由于其生产工艺复杂且给药途径受限（特别是需要静脉注射以及其剂量依赖性疗效），限制了其在流行地区的大规模免疫接种计划中的可行性[ 47 ]。
相比之下，基于病毒载体的平台尚未在人体中实现稳定或足够的保护效力。尽管异源初免-加强免疫方案在小鼠研究中显示出前景[ 49 ]，并证实其能够诱导强烈的 CD8 + T 细胞反应，但在受控人类疟疾感染（CHMI）研究中，其总体保护效力仍然不理想[ 50 , 51 , 52 ]。
另一方面，基于病毒样颗粒（VLP）的疫苗因其优异的安全性、易于生产以及适合广泛应用等优点，作为纳米颗粒平台而备受关注[ 53 ]。鉴于结构生物学的最新进展，现在可以更准确地预测能够特异性刺激 B 细胞和 T 细胞在颗粒内表达的表位[ 54 ]。环子孢子蛋白（CSP）抗原的 NANP 重复序列一直是亚单位疟疾疫苗研究的主要靶点之一[ 55 ]。目前，研究人员仍在利用各种可能的平台对其进行评估，包括基因融合和化学偶联策略，以在 VLP 候选疫苗上展示抗原。
尽管这些突破性疫苗代表着重大进步，但仍存在挑战，尤其是在疫苗生产、分发和可负担性方面。先进疫苗技术带来的高昂成本往往使低收入地区的弱势群体无法获得疫苗。2023 年，全球约有 1450 万儿童未接种第一剂白喉/破伤风/百日咳联合疫苗（DTP 疫苗），通常被称为“零剂儿童”[ 56 ]。世界卫生组织将这一指标作为监测全球免疫接种缺口的关键指标，凸显出在实现疫苗广泛普及方面仍需取得显著进展。全球疫苗免疫联盟（GAVI）和流行病防范创新联盟（CEPI）等全球性组织致力于解决这些差距。由 GAVI、世卫组织和 CEPI 牵头的“新冠疫苗获取机制”（COVAX）旨在确保公平获得新冠疫苗，向缺乏资源独立获取疫苗的国家提供数百万剂疫苗。尽管做出了这些努力，但仍需要持续的投资和创新，以确保拯救生命的疫苗能够惠及所有人群，尤其是在疫苗可预防疾病仍然流行的地区。
3.1 减毒疫苗
减毒疟疾疫苗基于经辐射、联合化学预防或靶向基因改造而失去致病性的疟原虫 [ 57 , 58 , 59 ]。这些策略旨在阻止疟原虫的生命周期从肝期发展到引起症状的血液期，同时诱导强烈的红细胞前期免疫反应[ 60 ]。通过模拟自然感染，这些疫苗可诱导强烈的体液和细胞免疫反应。减毒疟疾疫苗仍然是提供长期保护的一种很有前景的策略，但仍需进一步改进减毒方法和递送系统，以实现更广泛的有效性和实际应用[ 61 , 62 ]。
目前最先进的全孢子疫苗候选物是经辐射减毒的恶性疟原虫孢子 ，其发育在侵入肝细胞后不久即停止。尽管这些疫苗疗效显著，但仍面临诸多局限性。活的减毒疟原虫的生产和储存技术难度高，需要严格的生物安全措施[ 63 ]。此外，需要大量的孢子才能达到保护效果，这使得大规模生产变得复杂，并限制了大规模疫苗接种的可行性，尤其是在资源匮乏的地区。在储存、运输和给药过程中保持孢子的活性进一步增加了后勤方面的复杂性。静脉注射的需求也给大规模推广带来了挑战[ 64 ]。此外，如何确保减毒效果的持续稳定而不发生毒力恢复仍然是一个安全隐患，而且减毒疫苗诱导的免疫反应可能因人而异，并且只能提供株系特异性保护，而非跨物种保护[ 65 ]。
3.2 重组蛋白疫苗
重组蛋白疟疾疫苗采用纯化的恶性疟原虫抗原诱导免疫反应，无需使用完整疟原虫，因此具有良好的安全性，包括免疫功能低下者。其成分明确、纯度高且通常具有良好的理化稳定性，有利于严格的质量控制和大规模生产[ 66 ]。重组疫苗通常需要进行全面的理化特性表征和稳定性测试[ 67 ]。
然而，抗原多态性和保护作用持续时间有限仍然是血液期和红细胞前期候选疫苗面临的重要挑战。此外，重组蛋白亚单位疫苗的固有免疫原性通常低于全生物体疫苗，因此需要与强效佐剂配制，并采用多剂量方案才能获得强效且持久的抗体反应[ 68 ]。
在血液期疫苗候选疫苗中，RH5 已成为最有前景的重组抗原之一。一项在疟疾流行地区人群中开展的 I/IIa 期临床研究表明，先接种 ChAd63/MVA RH5 进行初次免疫，再接种 RH5 蛋白进行加强免疫，该方案安全性良好，并能诱导高水平的生长抑制活性 (GIA)，尤其是在婴幼儿中，其诱导的抗体功能性反应是目前报道的血液期候选疫苗中最强的之一 [ 69 ]。另一种基于顶端膜抗原 1 (AMA1) 的重组蛋白疫苗 FMP2.1/AS02(A) 在 I 期和 II 期临床试验中诱导了强烈的抗体反应；然而，广泛的抗原多态性限制了其对不同毒株的保护效力 (NCT00460525) [ 70 ]。同样，基于全长裂殖子表面蛋白 1 (MSP1) 的制剂 SumayaVac-1/GLA-SE 也显示出免疫原性，但保护效果有限 (NCT05644067) [ 71 ]。 GMZ2 疫苗是一种重组融合蛋白，结合了富含谷氨酸的蛋白 (GLURP) 和裂殖子表面蛋白 3 (MSP3)，已在非洲儿童中开展多中心 IIb 期试验，结果显示其安全性和免疫原性良好，但临床疗效有限 [ 72 ]。
3.3 病毒样颗粒（VLPs）作为疫苗平台
由于其强大的免疫原性、安全性和适应性，病毒样颗粒（VLPs）在疟疾疫苗研发领域重新获得了关注。它们与病毒的结构相似性增强了免疫识别，并且它们能够展示多种抗原，这有助于应对疟原虫生命周期中涉及的多种抗原。当与强效佐剂结合使用时，VLPs 提供了一个用途广泛、可扩展且高效的平台。VLPs 是一种非感染性的笼状结构，其形态与病毒相似，但不含任何病毒遗传物质[ 53 ]。因此，它们不具备复制或致病能力，使其成为安全有效的疫苗研发平台[ 76 ]。通过基因或化学工程改造，VLPs 能够在其表面展示目标抗原，这使得 VLPs 成为疫苗学中一种用途广泛的工具，尤其适用于那些抗体介导的免疫力对于保护至关重要的疾病[ 77 ]。
当宿主细胞中高水平表达病毒支架蛋白或携带外源表位的嵌合融合蛋白时，病毒样颗粒（VLPs）即可自组装[ 78 ]。它们的对称性通常与原始病毒相似，并且组装过程具有灵活性[ 79 ]。虽然衣壳/包膜蛋白组装成 VLPs，但核心蛋白也能组装，例如在乙型肝炎病毒（HBV）中，表面蛋白和核心蛋白分别形成 HBsAg 和 HBcAg VLPs。某些 VLPs 甚至可以进行可逆的组装/解离过程，这使得它们成为单链 RNA（ssRNA）、双链 RNA（dsRNA）或聚谷氨酸等聚合物的有效载体[ 80 ]。VLPs 的另一个关键优势是其最佳尺寸，通常为 20-200 nm，这使得它们能够有效地自由流入淋巴系统并到达引流淋巴结（dLNs），从而协调免疫反应[ 78 ]。这种尺寸范围也有利于抗原呈递细胞（APC），例如树突状细胞（DC）的识别和摄取[ 81 ]。给药后，VLPs 迅速被运输到淋巴结，在那里被 APC 内化、加工，并通过 MHC 分子呈递以激活 T 细胞[ 82 ]。
同时，到达 B 细胞区域的未加工病毒样颗粒（VLP）可与 B 细胞受体交联，进而导致 B 细胞的内吞、活化和增殖[ 83 ]。在辅助性 T 细胞的支持下，这会触发免疫球蛋白类别转换和长寿命记忆 B 细胞的发育。此外，外源性抗原也可通过 MHC I 类分子途径进行交叉呈递[ 84 ]。VLP 能够有效模拟自然感染，且不具有致病性，因此可以诱导强烈的体液和细胞免疫反应。
病毒样颗粒（VLP）可在多种表达系统中生成，每种系统在产量、生产成本和翻译后修饰（PTM）的真实性方面各有优势。酵母细胞，例如酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae） 或毕赤酵母（Pichia pastoris）， 兼具经济效益和高密度发酵的优点，是目前 RTS、S 和 R21 VLP 工业化生产的基础。昆虫细胞支持较高的重组蛋白表达，并提供真核生物的 PTM；然而，它们的生产成本更高，并且存在杆状病毒污染的风险。该系统曾用于生产人乳头瘤病毒（HPV）疫苗——Cervarix [ 85 ]。哺乳动物细胞系，例如 HEK293 和 CHO，可以提供类似人类的 PTM，但成本较高且产量较低。植物细胞（例如本氏烟草， Nicotiana benthamiana ）可提供可扩展且经济高效的生物质，但通常 VLP 表达量较低[ 86 ]。尽管如此，它们已被用于新冠病毒和流感疫苗的研究[ 87 , 88 ]。细菌系统（例如大肠杆菌 ）具有易于基因操作、快速扩增和高度可扩展的特点，但由此产生的病毒样颗粒缺乏复杂的翻译后修饰，并且可能表现出免疫原性降低[ 89 ]。最后，一种新兴的无细胞表达系统能够实现高通量且无污染；然而，目前试剂成本高昂和糖基化保真度有限限制了其大规模应用[ 90 ]。它仍然可能具有应用前景，尤其是在按需个性化/癌症疫苗方面。
两种疫苗，RTS,S/AS01 和 R21/Matrix-M，已获批准并在多个非洲国家实施。这两种疫苗具有共同的抗原靶点，即 CSP 的中央 NANP 重复序列区和 C 端区，它们被展示在基于乙型肝炎病毒表面抗原 (HBsAg) 的病毒样颗粒 (VLP) 平台上 [ 5 , 16 ]。尽管它们有很多相似之处，但 RTS,S 和 R21 之间存在两个关键差异，这决定了它们的设计和免疫原性。首先，VLP 表面展示的 CSP 抗原密度存在显著差异。RTS,S 由 CSP-HBsAg 融合蛋白（RTS 组分）和过量的未融合 HBsAg（额外的 S 组分）以 1:4 的比例混合而成 [ 5 ]。这种配方导致 VLP 中 CSP 的密度相对较低，因为只有 20% 的单体展示抗原。相比之下，R21 完全由 CSP-HBsAg 融合蛋白组成，这意味着 100%的 VLP 亚单位都携带 CSP，导致其颗粒表面的 CSP 密度比 RTS,S 高出四倍[ 16 ]。其次，两种疫苗使用的佐剂系统也不同。RTS,S 采用 AS01，这是一种基于脂质体的佐剂系统，包含 MPLA 和 QS-21，两者均可激活固有免疫并增强 T 细胞和抗体反应[ 91 ]。而 R21 则采用 Matrix-M，这是一种由皂苷组分组成的纳米颗粒佐剂，同样提取自皂树（Quillaja saponaria） ，已被证明具有增强体液和细胞免疫反应的强大能力，且耐受性良好[ 20 ]。
关于 VLP 疫苗的最佳给药途径，皮内给药，特别是微针注射或直接皮肤注射，因其与肌内或皮下给药途径相比具有更强的免疫激活作用、淋巴靶向性和剂量节省潜力，被认为是最佳选择。最近有报道称，在小鼠模型中，R21/Matrix-M 与免疫复合物的皮下给药途径可诱导强烈的免疫反应，并显示出比肌内给药途径更优的疗效[ 92 ]。
目前已有多种基于病毒样颗粒（VLP）的疫苗获批用于预防人类传染病，包括人乳头瘤病毒（HPV）[ 93 , 94 ]、乙型肝炎病毒（HBV）[ 95 ]、戊型肝炎病毒（HEV）[ 96 ]、基孔肯雅热[ 97 ]和疟疾[ 9 , 18 ]。它们甚至已成功应用于多价疫苗制剂，例如九价抗疟疾疫苗（Gardasil9）[ 94 ]。除了疫苗平台外，VLP 还被用于靶向递送治疗剂，例如药物和核酸[ 98 , 99 , 100 ]。
3.4 病毒载体疫苗
包括 SV40、腺病毒、痘病毒、慢病毒和疱疹病毒在内的多种病毒系统已被探索用作抗原递送载体。这些平台通常经过基因工程改造，使其复制能力缺陷，从而在确保安全性的同时，仍能高效表达靶抗原。病毒载体还可以被改造以靶向特定细胞或组织，其固有的免疫原性结构成分通常无需额外佐剂。迄今为止，应用最广泛的病毒载体疫苗之一是针对 SARS-CoV-2 开发的 ChAdOx1 nCoV-19，该疫苗证明了大规模载体免疫的可行性[ 101 ]。
在疟疾领域，病毒载体平台，特别是猴腺病毒（ChAd63）和改良痘苗病毒安卡拉株（MVA），最初被开发为独立的疟疾疫苗，旨在诱导针对红细胞前期和血液期抗原的强效 T 细胞反应。表达多表位融合血小板反应蛋白相关黏附蛋白（ME-TRAP）或 CSP 的异源 ChAd63/MVA 方案，诱导了强烈的 T 细胞反应，并在儿童疟疾免疫（CHMI）研究中实现了部分保护，这表明即使未能达到完全保护，这些载体也具有很强的细胞免疫原性[ 102 ]。ChAd63/MVA-RH5 疫苗也显示出良好的前景，具有良好的耐受性和高度免疫原性，并在婴儿中报道了较高的疫苗诱导性胃肠道免疫活性（GIA）[ 69 ]。
近年来，人们的关注点已部分从单纯使用载体疫苗转向联合用药策略，旨在扩大保护范围。将病毒载体与含佐剂的蛋白质疫苗联合使用，旨在将强效的载体驱动型 T 细胞反应与高滴度的功能性抗体相结合[ 103 ]。然而，当在英国未感染过疟疾的成年人中，将 ChAd63/MVA ME-TRAP 与一种领先的病毒样颗粒疫苗（R21/Matrix-M）联合接种进行测试时，联合用药方案并未比单独使用 R21/Matrix-M 产生任何额外的疗效[ 21 ]。
3.5. 核酸疫苗
核酸疫苗作为一种高度适应性强且发展迅速的平台，其工作原理是递送遗传物质（DNA 或信使 RNA (mRNA)），这些遗传物质编码恶性疟原虫的关键抗原，随后在宿主细胞中表达，从而诱导免疫反应。与其他疫苗平台一样，核酸疫苗也正将目光转向多价/多阶段研究。
DNA 疫苗是最早研究的抗疟疾核酸疗法之一。多种恶性疟原虫抗原，主要是环孢素蛋白（CSP）、恶性疟原虫 25 抗原（Pfs25）或肝期抗原 1（LSA-1），都曾被研究。小鼠模型临床前研究表明，DNA 疫苗能够诱导抗原特异性 T 细胞反应并产生中等抗体滴度。Reeder 等人发现，ΔGPI（一种合成 DNA，先合成后插入 pVax 骨架，并添加编码 CSP（3D7）的 IgE 前导序列，但不带 GPI 锚定）在小鼠模型中对肝脏感染的抑制率高达 84.6%[ 104 ]。然而，早期人体临床试验显示其免疫原性有限。一项首次人体 PfCSP DNA 疟疾疫苗临床试验未能诱导抗原特异性抗体免疫反应[ 105 ]。一项研究测试了一种五价 DNA 疫苗，该疫苗编码 PfCSP、PfTRAP/SSP2、Pf 输出蛋白-1 (PfExp1)、Pf 肝期抗原-1 (PfLSA1) 的 N 端和 C 端以及 Pf 肝期抗原-3 (PfLSA3)，并与人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子 (hGM-CSF) 联合使用以提高免疫原性。研究发现，该 DNA 疫苗安全，但不能预防疟疾感染[ 106 ]。在 I 期临床试验中，当使用病毒载体疫苗进行加强免疫时，编码 PfCSP 和 PfAMA-1 的 DNA 疫苗可提供 27%的无菌免疫[ 107 ]。尽管面临诸多挑战，DNA 疫苗在确立基因免疫的可行性以及确定下一代疫苗设计的抗原靶点方面发挥了重要作用。
近年来，mRNA 疫苗作为一种极具前景的替代方案脱颖而出，这得益于脂质纳米颗粒（LNP）制剂技术的进步以及在 COVID-19 疫情期间 mRNA 疫苗技术成功应用于 SARS-CoV-2 的治疗[ 108 ]。与传统疫苗平台相比，mRNA 疫苗具有诸多优势，包括可通过计算机模拟方法进行精确的抗原设计，并通过 MHC I 类和 II 类分子刺激免疫应答，以及可快速规模化生产。临床前研究表明，LNP 包裹的编码 PfCSP 的 mRNA 具有免疫原性[ 109 ]；编码 Pfs25 和 Pfs230D1 的 mRNA 可诱导产生强效抗体，并维持 99%的传播率，但在动物模型中活性降低[ 110 ]。另一项将 PfCSP 和 Pfs25 联合应用的研究表明，mRNA 是靶向红细胞前期和阻断传播阶段的合适平台[ 111 ]。早期研究正在探索多价和自扩增的 mRNA 构建体，以提高免疫原性的广度和持久性。一项将 PfCSP mRNA 与趋化因子（MIP3α）融合的研究报告称，其免疫原性有所提高[ 112 ]。
尽管人们对 mRNA 技术的兴趣日益浓厚，但该平台仍面临诸多挑战。其中一个主要限制是 mRNA 固有的不稳定性，这通常需要严格的冷链要求，从而可能使资源匮乏地区的疫苗分发变得复杂。制剂技术的进步改善了 mRNA 的稳定性、储存和运输，但基础设施仍然是地方性流行地区大规模推广应用的重要考量因素。高效的体内递送依赖于复杂的脂质纳米颗粒（LNP）系统，虽然这些系统已被证明有效，但如何优化吸收和剂量效率仍然是目前的研究热点。反应原性是另一个需要密切监测的因素，因为 mRNA 疫苗可能会引发非预期的免疫过度激活，导致炎症或罕见的心肌炎等副作用。生产工艺的复杂性、对专用原材料和设施的依赖以及相关成本可能会限制 mRNA 疫苗在低收入地区的大规模应用。此外，mRNA 驱动的抗原表达具有短暂性，可能需要加强免疫才能维持持久的保护作用。尽管如此，诸如改进的 LNP 配方、增强的热稳定性以及自扩增 mRNA 构建体等持续进展旨在提高稳定性、降低剂量要求并提高疟疾流行地区的可及性。
4. 疟疾研究中使用的疫苗佐剂
疫苗必须递送靶抗原并提供免疫刺激信号，才能诱导有效的免疫应答[ 113 ]。虽然有些疫苗，例如病毒载体疫苗，其自身结构就能提供免疫刺激，但其他疫苗则需要额外的免疫刺激成分，即佐剂[ 114 ]。佐剂对于蛋白质和多糖亚单位疫苗尤为重要，因为这些疫苗本身免疫原性较弱[ 115 ]。佐剂通过调节免疫应答的强度和质量来增强疫苗效力。佐剂促进 B 细胞亲和力成熟，拓宽体液免疫，并提高抗体和记忆性 T 细胞及 B 细胞应答的持久性[ 114 , 115 , 116 ]。此外，佐剂还会影响记忆细胞的大小和表型，并可能对先天免疫产生长期影响，从而有助于持续抵抗感染[ 117 , 118 ]。
佐剂的组成和作用机制各不相同。它们可分为缓释佐剂、乳剂、皂苷、DAMP/PAMP 激动剂以及将小分子包裹在脂质体或纳米乳剂中的复合佐剂制剂[ 119 ]。早期佐剂的研发目的是增强整体免疫原性，而非靶向特定的免疫通路；尽管如此，它们的生物学效应却是多方面的[ 120 ]。相比之下，新型佐剂旨在激活特定的分子传感器，例如 TLR，从而实现更精确的免疫调节[ 114 ]。脂质纳米颗粒（LNP）作为 mRNA 疫苗的载体，是新一代佐剂的典型代表，它们不仅能够递送抗原，还能通过尚未明确的机制激活先天免疫[ 121 ]。疟疾疫苗的研发中已研究了多种佐剂，每种佐剂都具有独特的免疫刺激特性，这些特性会影响免疫反应的强度和质量。铝基佐剂（明矾）因其良好的安全性而成为最常用的佐剂之一；它们主要诱导以辅助性 T 细胞 2（Th2）为主的免疫应答。虽然人们一度认为明矾的主要作用是形成抗原储存库，但后来的研究表明，并非所有抗原都如此[ 122 , 123 ]。由于明矾还能通过诱导注射部位细胞死亡而引发局部炎症，这有利于抗原的摄取和向引流淋巴结（dLNs）的转运[ 124 ]。AS01 是一种基于脂质体的佐剂系统，含有 3-O-脱酰基-4′-MPLA 和 QS-21，用于 RTS,S 疫苗，可诱导强烈的 T 细胞介导和体液免疫应答[ 9 , 125 ]。 AS02 是一种油包水乳液，其中也含有 MPLA 和 QS-21，曾在早期的 RTS,S 配方中进行过测试。Matrix-M 是另一种皂苷类佐剂，已被证实能够刺激体液免疫和细胞免疫反应，目前用于 R21 疟疾疫苗 [ 18 ]。它由三种主要成分组成：从皂树（ Quillaja saponaria ）树皮中提取的皂苷、胆固醇和磷脂。这些成分被制成两种纳米颗粒：Matrix-A ™ ，含有反应原性较低的 A 组分皂苷；Matrix-C ™ ，富含 C 组分皂苷，佐剂效力更强。最终的 Matrix-M ™ 配方将这两种成分以 85:15 的比例混合，形成约 40 nm 的笼状纳米颗粒，可增强抗原递送和免疫刺激 [ 126 ]。 Matrix-M 可诱导持久的抗体产生、强烈的 T 细胞活化以及高效的抗原引流至局部淋巴结 [ 127 ]。它还能减少抗原剂量，促进平衡的 Th1/Th2 CD4 + T 细胞应答，从而增强 IgG 亚类的广度和功能多样性 [ 128 ]。除疟疾外，Matrix-M 还被纳入已获许可或处于后期研发阶段的 COVID-19（Novavax）疫苗 [ 129 , 130 ]、季节性流感疫苗 [ 131 ] 和埃博拉病毒病疫苗 [ 132 ] 中。
其他有前景的佐剂包括 GLA-SE（葡萄糖吡喃糖基脂质佐剂稳定乳剂），它是一种 TLR4 激动剂，可增强 Th1 细胞介导的免疫应答，并在疟疾疫苗的临床试验中显示出潜力[ 43 ]。CAF01 是一种脂质体佐剂，由阳离子脂质体和合成的分枝杆菌糖脂组成，已与 GMZ2（一种针对 GLURP 和 MSP3 的嵌合血液期蛋白疫苗）一起进行了测试[ 133 ]。此外，CpG 寡脱氧核苷酸（CpG ODN）、Montanide ISA 51 和 720 以及 GLA-LSQ 也已在疟疾疫苗的临床试验中进行了探索[ 73 , 134 , 135 , 136 ]。最近，合成的 TLR-7/8 激动剂 3M-052 与氢氧化铝联合使用，在非人灵长类动物（NHP）的 R21 研究中显示出强大的免疫反应[ 137 ]。同样，VLP 候选疫苗与双重 TLR7/8 激动剂 Cquim-MA 佐剂联合使用，可增强免疫反应，从而在疟疾免疫接种中提供更强的保护作用[ 138 , 139 ]。
5. 瓶颈
世界卫生组织近期推荐的疟疾疫苗是抗击疟疾感染的一项重大进展，其中 RTS、S 和 R21 疫苗均已被世界卫生组织使用和推荐。然而，尽管这些疫苗取得了成功，但仍存在一些局限性，例如，由于病毒样颗粒（VLP）诱导免疫的机制[ 78 ]，它们诱导足够的细胞和组织驻留免疫反应（特别是 CD8 + T 细胞）的能力有限，以及诱导的体细胞高突变 B 细胞数量极少[ 140 ]。
高度重复序列，例如 CSP 的 NANP 区域中的序列，可以介导强烈的 B 细胞受体（BCR）交联[ 141 ]，并诱导 T 细胞非依赖性和 T 细胞依赖性 B 细胞成熟，从而导致亲和力成熟紊乱[ 142 , 143 ]。随着对疫苗诱导的抗疟疾保护性免疫机制研究的深入，某些涉及 IGHV3-33 表型选择的复发性 B 细胞群被证实主导记忆 B 细胞库的频率[ 141 ]。该基因与靶向免疫优势 NANP 基序的近生殖系 B 细胞相关，并且与 CSP 连接域中的 NVDP 和 NPDP 序列存在一定的交叉反应性[ 141 ]。此外，McDaniel 等人的一项研究表明，分析了 R21 疫苗接种后，在 CHMI 攻击前后针对 NANP 的 IgG 反应，发现约 70%的循环 NANP 反应性 IgG 来源于 IGHV3-33 细胞群[ 140 ]。此外，这种 IGHV 偏好性导致 NANP 反应性 IGHV3-33 IgG 的体细胞高频突变（SHM）率显著低于非反应性 IgG[ 140 ]， 如图 2 所示。IGHV3-33 表型的克隆选择可能解释为，这些对 CSP 的免疫优势 NANP 结构域有反应的初始记忆 B 细胞前体，在与 SHM 后可能具有更高抗原亲和力的稀有 B 细胞竞争中胜出[ 144 ]。使用噬菌体 MS2 和 Qβ 展示 CSP L9 表位的 VLP 疫苗联合给药时可诱导对疟疾感染的强效保护性免疫力 [ 139 ]。
图 2。 纳米颗粒修饰的病毒样颗粒（VLP）疫苗能够增强体液免疫而非细胞毒性免疫反应。接种后，VLP 被抗原呈递细胞摄取，并在其中进行加工处理，将 NANP 重复序列呈递给主要组织相容性复合体（MHC）II 类分子，进而激活 CD4 + T 细胞。同时，VLP 上高度重复的 NANP 表位能够促进 B 细胞受体的交联，从而激活 B 细胞并形成生发中心。在生发中心内，亲和力成熟驱动 B 细胞分化为长寿命的抗体分泌浆细胞和记忆 B 细胞。相比之下，VLP 通常只能诱导有限的 CD8 + T 细胞活化，且诱导细胞毒性 T 细胞反应的效果较差。图示由 BioRender.com 制作。
尽管 CSP 在孢子体表面具有关键功能且易于定位，但单独靶向 CSP 仍存在局限性。肝细胞入侵是由多种蛋白质介导的，包括 TRAP、SPECT-1、SPECT-2、CelTOS 和其他肝期抗原，这些冗余通路可能使一些孢子体逃避 CSP 靶向免疫[ 145 ]。此外，CSP 仅在孢子体从皮肤迁移到肝脏的短暂细胞外阶段表达[ 146 ]。一旦肝细胞被入侵，表面 CSP 会被切割或下调，不再作为主要表面抗原存在，这限制了 CSP 特异性抗体的自然增强，并导致疫苗接种后免疫力减弱[ 146 , 147 ]。
目前针对疟疾的病毒样颗粒（VLP）疫苗接种的另一个局限性在于其主要诱导体液免疫应答和免疫记忆[ 42 ]。VLP 的大小和结构使其能够高效转运至引流淋巴结（dLNs），从而诱导强烈的 B 细胞生发中心形成[ 42 , 82 ]。尽管 RTS,S 和 R21 疫苗含有 CSP C 端 TSR（血小板反应蛋白 I 型重复序列）结构域（已知的 T 细胞表位）[ 94 ]，但这些疫苗诱导的免疫应答主要针对 NANP 重复序列区域的抗体形成[ 42 ]。相反，使用靶向连接表位的单克隆抗体（mAb）（如 CIS43LS 和 L9LS mAb）进行的现场试验研究表明，可使个体免受寄生虫血症的侵害达 70-80%[ 148 , 149 ]。这些研究表明，靶向连接域的抗体包括 CIS43LS 和 L9LS，它们通过识别 NPDP 和 NVDP 基序发挥保护作用，而 RTS,S 和 R21 疫苗均缺乏这些序列，需要依靠交叉反应抗体来靶向这些区域[ 150 ]。因此，鉴于单克隆抗体疗法（如 CIS43LS 和 L9LS）能够在人体内诱导无菌保护[ 152 ]，有必要进一步研究在临床前疫苗研究中，连接域抗体靶向性/免疫原性较差的原因[ 151 ]。因此，这可能为反向工程改造抗原以用作候选疫苗开辟一条途径。
从恒河猴到小鼠，利用动物模型研究减毒子孢子疫苗接种后的反应，对于增进我们对疟疾保护机制的理解至关重要。其中一个重要因素是 Th1 反应在靶向肝脏裂殖子发育中的作用[ 153 ]。这些 Th1 反应不仅包括 CD8 + T 细胞，还包括 CD4 + Th1 细胞、NK 细胞和 NKT 细胞，它们通过诱导 iNOS 和一氧化氮（NO）产生 IFN-γ（一种对发育中的裂殖子具有毒性的细胞因子），以及肝细胞[ 153 , 154 , 155 ]。因此，由于疟疾的生命周期复杂，包括短暂的细胞外阶段以及细胞内发育周期，一种能够激发免疫系统细胞分支并结合体液反应的疫苗方案，即使在逃避抗体反应之后，也能靶向寄生虫，而 VLP 疫苗在逃避抗体反应方面起的作用较小[ 156 ]。
多项人畜共患病 (CHMI) 和非人灵长类动物 (NHP) 研究试图探索同时接种病毒样颗粒 (VLP) 和病毒载体疫苗的可能性，以通过 CD8 + 和 CD4 + Th1 细胞诱导强效的抗体和细胞反应 [ 26 ]。在 Rampling 等人的一项临床研究中，受试者接种了 RTS,S 和 ChAd63 ME-TRAP 疫苗，旨在诱导针对不同抗原的不同免疫反应 [ 26 ]。尽管该方案安全且具有免疫原性，未观察到明显的不良反应，并在约 70-80% 的接种者中实现了无菌保护，但未观察到 TRAP 特异性 T 细胞计数或 CSP 和 TRAP 特异性 IgG 反应之间的相关性 [ 26 ]。考虑到同时靶向多个表位时可能存在免疫干扰，Pichyangkul 等人利用恒河猴进行了一项研究。有研究报道，在同时接种 MSP1 疫苗期间，AMA1 特异性 IFN-γ和抗体反应受到抑制[ 157 ]。有趣的是，当接种方案中加入 RTS,S 时，这种抑制作用被逆转。此外，在另一项非人灵长类动物研究中，使用单克隆抗体清除 CD8 + T 细胞后，接种辐射减毒的诺氏疟原虫子孢子会导致寄生虫血症；一旦 CD8 + T 细胞重新增殖，保护作用即可恢复[ 158 ]。
6. 未来方向
由于疟原虫的生命周期复杂，研制高保护性疫苗可能需要包含或靶向来自疟原虫发育不同阶段的多个表位和抗原。多项研究表明，通过接种针对不同阶段的多表位疫苗，可以提高疫苗的有效性，因为可以靶向疟原虫发育的更多阶段[ 103 , 159 ]。 表 1 进一步说明了混合阶段疫苗的重要性，其中正在进行的试验正在测试将红细胞前期候选疫苗与血液期或性阶段疫苗联合使用的有效性和安全性。这种联合接种策略旨在通过减少疟原虫传播，为个体提供预防临床疾病的保护，并造福社区。将预防症状性疟疾的疫苗与阻断传播的成分相结合，可能会提高这些疫苗的总体接受度。值得注意的是，性阶段疫苗并不能清除宿主体内的疟原虫，因为诱导产生的抗体在蚊子吸血后作用于中肠，抑制疟原虫的发育。然而，同时接种的抗原之间的免疫干扰仍然是一个值得关注的问题。合理选择抗原、优化给药间隔以及仔细评估免疫优势等级对于确保平衡有效的免疫反应至关重要。
结构生物学和计算免疫学的进步使得保护性表位定位的精确度日益提高。包括免疫表位数据库（IEDB）在内的表位预测工具等计算机模拟方法，促进了对反复出现的 MHC I 类限制性表位的识别；值得注意的是，约 42%的预测 CD8 + T 细胞识别表位已定位到 CSP[ 160 ]。目前，类似的策略正被应用于其他疟疾抗原，通过比较未感染疟疾个体和自然感染疟疾个体的表位识别模式，以更好地确定保护性靶点。这种方法有助于优化下一代构建体，例如源自 RH5.1 的改良型 RH5.2 抗原[ 32 ]。结构导向设计也为基于抗体的干预措施提供了指导。靶向 CSP 连接表位的 CIS43 单克隆抗体的开发就是一个突出的例子。一种经过改良的长效变体 CIS43-LS，经工程改造以提高稳定性并延长半衰期，已进入 II 期临床试验（NCT04329104）[ 161 ]。值得一提的是，随着计算机处理和机器学习技术的进步，利用计算机预测和生物信息学，可以根据抗原性和溶解度等多种特征，高精度地确定用于临床前疫苗研究和合成的序列[ 162 , 163 ]。此外，计算机设计可能在利用定制疫苗加强剂来引导和优化免疫原靶向方面发挥关键作用，从而针对抗原上的特定表位定制免疫反应，这种设计与 HIV 疫苗的设计类似[ 164 ]。 免疫库测序、疫苗反应预测建模和 CHMI 模型改进等互补技术有望加速转化进展。
尽管计算技术取得了这些进步，但实验系统仍然不可或缺。动物模型，特别是小鼠模型，在疟疾疫苗学中发挥了核心作用，能够对感染和保护背后的免疫机制进行详细剖析。虽然人工智能驱动的建模和计算机预测在候选疫苗的优先排序方面日益强大，但它们目前仍是对体内研究的补充，而非替代[ 165 ]。
随着该领域的发展，应更加关注易感人群（包括孕妇和免疫功能低下者）的疟疾[ 166 ]。疟疾流行国家的研究表明，CD4/8 + T 细胞在胎盘疟疾暴露婴儿中发挥保护作用[ 167 ]，而孕妇接种辐射减毒的子孢子疫苗已被证实可提供长达两年的保护[ 168 ]。扩大利用小型动物模型[ 169 ]以及类器官或胎盘外植体系统[ 170 ]开展的母体疫苗临床前研究，可能有助于降低妊娠相关发病率。此外，将不同寄生虫生命周期阶段或毒株的疫苗组合，分别通过提供阶段间和毒株间免疫力，可以提高疫苗效力。
最后，鉴于疟疾流行地区多种疟原虫共存，以及 R21 和 RTS,S 疫苗近期取得的成功，一个值得深入研究的重要方面是针对恶性疟原虫和间日疟原虫联合疫苗的可行性。间日疟原虫能够形成休眠的休眠子，即使在初次感染清除后仍可发生复发感染[ 171 ]，这对疟疾的控制和消除构成重大挑战。因此，下一代疫苗策略应旨在诱导高滴度的抗体，以便在寄生虫入侵肝细胞之前将其中和，或诱导针对受感染肝细胞的强效 CD8 + T 细胞反应。将这些免疫机制整合到多价或多物种疫苗平台中，可能有助于预防复发并提供更广泛的保护。这些方法对于推进疟疾的长期控制和最终的全球消除至关重要。
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