真菌疫苗开发的突破和挑战

微生物世界由许多生物组成，包括细菌、病毒和真菌。虽然通常不被广大公众视为病原体，但真菌可导致一系列严重疾病，尤其是在免疫功能低下的人群中。2022 年 10 月，世界卫生组织 （WHO） 发布了 WHO 真菌重点病原体清单，以强调解决真菌疾病这一日益严重的全球健康问题所需的未满足的研究和公共卫生政策。名单上的前 3 种真菌病原体（耳念珠菌、烟曲霉和新型隐球菌）是主要关注点。耳念珠菌是一种危险的抗真菌抗性酵母菌，可以出现在身体的不同部位，如果进入血液就会致命（系统性念珠菌病）。同时，真菌病原体 A. fumigatus 和 C. neoformans 可引起严重的肺部真菌感染，在免疫功能低下的宿主中分别导致侵袭性曲霉病或隐球菌性脑膜炎。 

抗真菌药物耐药性的兴起、免疫抑制生物医学干预和有限的抗真菌药物使这些真菌病的临床治疗变得越来越困难。仅在美国，据估计，真菌感染的直接医疗费用每年为 6.7 至 75 亿美元。虽然药物发现在治疗真菌感染方面至关重要，但鉴于真菌和人类具有相似的细胞机制，与细菌或病毒不同，它也具有挑战性。首先创造一种疫苗来预防严重真菌病的发展怎么样？疫苗开发是病毒和细菌疾病背景下研究兴趣的主要话题，但目前还没有联邦药物管理局 （FDA） 批准的可用于临床的真菌疫苗。那么，制造真菌疫苗需要什么呢？

真菌疫苗需要什么来引发免疫反应？

构建真菌疫苗需要克服的最大障碍之一是在免疫缺陷条件下诱导保护的必要性。免疫功能低下人群（例如，干细胞或器官移植受者、化疗患者、HIV 感染者、服用免疫抑制剂者等）获得严重真菌感染的风险显著升高。严重感染的风险和倾向升高使这些人群成为真菌疫苗的目标人群。

为了对真菌敌人产生适当的免疫反应，需要不同的白细胞（包括巨噬细胞、中性粒细胞和单核细胞）来激活适应性免疫反应以实现长期保护。有效的长期抗真菌反应也需要不同的淋巴细胞，具体取决于真菌病原体和感染部位。例如，在皮肤粘膜念珠菌病中，念珠菌感染宿主的皮肤和粘膜表面，需要产生细胞因子（IL-17 和 IL-22）的淋巴细胞（TH17、CD8+、ILC3 和γ δ T 细胞）来抵抗感染。而髓系吞噬细胞（中性粒细胞、巨噬细胞、单核细胞）是预防全身性念珠菌感染（侵袭性念珠菌病）所必需的。在隐球菌病中，吸入的隐球菌孢子滞留在肺部并以酵母的形式传播到血脑屏障，TH1 CD4+ T 细胞是关键保护性细胞因子（即 IFNγ、IL-12、IL-2）的关键生产者，这些细胞因子在感染过程中募集并激活吞噬细胞以在细胞内杀死吞噬的隐球菌。然而，在曲霉病中，由曲霉菌（通常是烟曲霉菌）引起的肺部感染，CD4+ T 细胞参与是一种保护性冗余，保护是由肺中的骨髓细胞（中性粒细胞、CCR2+ 单核细胞、浆细胞样树突状细胞）串扰介导的。 

由于最容易患真菌病的个体缺少免疫力的一个或另一个部分（先天性或适应性），这一事实加剧了对真菌病原体的免疫反应的差异。这使得为每种或所有联合疫苗（“泛真菌”疫苗）生产真菌疫苗相当困难，该疫苗可以在多种类型的免疫功能低下环境中发挥作用。目前，生产一种候选疫苗，可以在免疫功能低下的情况下增强宿主免疫的不发达臂，或在免疫抑制之前诱导保护，对常见真菌抗原具有高度特异性，这一点至关重要。

真菌细胞壁抗原是关键

由于真菌和哺乳动物细胞具有相似的细胞机制，因此真菌细胞壁是真菌疫苗开发的一个关键方面和重要目标，因为它的结构/特征是真菌细胞独有的。 几乎所有真菌生物体的细胞壁的共同点是质膜顶部的交联碳水化合物聚合物 β-葡聚糖、甘露糖蛋白和几丁质的复合物。因此，细胞壁的这些成分可以作为活的免疫原来刺激宿主免疫反应。针对念珠菌、隐球菌、曲霉菌和其他真菌病原体的有前途的候选疫苗集中在真菌细胞壁抗原上，这些抗原在与佐剂结合、在全细胞中过表达或分离合成成肽时可以增强免疫原性。对于包膜酵母（即隐球菌），由半乳糖基甘露聚糖 （Gal-XM） 和葡萄糖醛酸氧甘露聚糖 （GXM） 组成的脂多糖胶囊掩盖了细胞壁的真菌抗原，但诱导抗体产生。 

其他潜在的真菌疫苗靶点是分泌的真菌细胞外囊泡 （EV）。真菌 EV 由双层磷脂膜颗粒组成，可将各种蛋白质和核酸运输到细胞外，从而有助于在不同应激条件下重组真菌细胞壁，改变宿主反应并改变生物膜的形成。

目前的真菌疫苗方法

减毒活疫苗或热灭活全细胞疫苗

许多真菌候选疫苗已在小鼠模型中证明有效，但很少进入临床试验。减毒活疫苗或热灭活全细胞疫苗是已针对多种真菌物种进行测试的疫苗接种方法。从本质上讲，这些平台通过引入已被减毒或杀死且无法引起感染的病原体来发挥作用。这些菌株仍然表达存在于亲本毒力菌株上或由亲本毒力菌株分泌的免疫原性抗原，并在随后的攻击中启动来自宿主的保护性免疫反应。在新型隐球菌疫苗模型中，已确定多种全细胞疫苗方法，可在免疫功能正常和受损的情况下有效预防隐球菌病感染。例如，减毒的全细胞隐球菌几丁质脱乙酰酶突变菌株 （Cda1Δ2Δ3Δ） 可以通过靶向壳聚糖形成来防止隐球菌的异源攻击，这是维持细胞壁结构所需的过程。虽然在动物模型中很有希望并取得了成功，但减毒活疫苗甚至热灭活疫苗方法的潜在问题是免疫功能低下宿主的感染风险和/或自身免疫环境中的过度炎症免疫激活的风险。到目前为止，这些担忧已经排除了它们在临床试验中的测试，并增加了对替代疫苗接种方法的寻找。

重组亚基肽或蛋白质序列

亚基肽或蛋白质序列是一种令人兴奋的疫苗方法，可能为未来的真菌疫苗接种铺平道路。在这种方法中，可以将纯化的免疫原性真菌抗原与佐剂联合施用给宿主以增强免疫激活。这种方法通常被认为是比减毒活疫苗更安全的免疫功能低下患者接种疫苗的方法，因为没有涉及感染风险的病原体。NDV-3A 是 II 期临床试验中的念珠菌病候选疫苗，是一种重组亚单位疫苗，由凝集素样序列 3 （Alsp3） 和醛氢凝胶佐剂组成，可通过 IFNγ 和 IL-17 产生触发 T 细胞活化，并启动抗体介导的针对念珠菌的反应。此外，由于 Alsp3 和金黄色葡萄球菌表面蛋白之间的结构相似性，该疫苗已被证明对金黄色葡萄球菌感染具有保护作用。由于抗原变异，未来的亚单位疫苗可能会侧重于能够一次免疫 1 种以上的菌株。

基于抗体的疫苗

到目前为止，疫苗接种方法主要集中在刺激 T 细胞激活免疫反应上，因为 T 细胞介导的免疫是抵御多种真菌病原体的主要保护形式。一些基于抗体的疫苗与佐剂和重组亚单位真菌抗原联合使用已显示出前景，但保护效果不大。该方法的工作原理是生成和分离针对特定抗原表位的单克隆抗体，并将它们与佐剂结合，以增强疫苗接种后的初始免疫反应。在 1 种隐球菌病疫苗接种模型中，针对 β-葡聚糖颗粒的单克隆 Mab28 抗体能够减少真菌负荷并延长感染模型中的存活时间，但它们不能诱导长期保护。

真菌疫苗的商业化和投资

如果要将真菌疫苗作为预防真菌病害的工具投入使用，就需要商业投资。引起生物技术行业兴趣的最大担忧（和潜在障碍）之一是针对一小部分人口（以及主要影响低收入国家的疾病）的产品的研究成本高昂。 

随着气候变化和抗真菌耐药性（最明显的是耳念珠菌）的传播，真菌正在扩散到新的环境，这种情况可能很快就会改变。仅在美国，与真菌感染治疗和住院治疗相关的成本就凸显了政府对真菌疫苗研究进行投资的必要性，如果不进行干预，经济负担只会增加。

真菌疫苗是未来

真菌病原体是一个全球性的健康问题，如果我们不投资并进一步开发抗真菌疫苗，它将持续恶化。然而，尽管有需求，但迄今为止还没有真菌疫苗。要将这一关键工具推向市场，需要解决以下 3 点问题：

1. 在高危、免疫功能低下的人群中激活有效的抗真菌免疫反应，同时减轻不良副作用。
2. 倡导政府机构激励对真菌疫苗研究和商业化的投资，作为一项公共卫生政策倡议。
3. 强调真菌疫苗作为预防真菌感染的措施将产生的经济影响，因为气候变化将真菌置于环境健康的前沿。

继续提高当前真菌疫苗的有效性和发现新的候选疫苗的重要性不容低估。已经进行了大量的真菌疫苗研究，但政府和生物技术公司缺乏商业化兴趣，这是生产安全有效的真菌疫苗目标的重大挫折。我们可以通过优先开发有效的疫苗来保护我们自己和我们周围的社区，从而改变与真菌同行的战争趋势。

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作者： Samantha Avina

Samantha Avina 毕业于夏威夷太平洋大学，获得生物化学学士学位，是罗格斯大学研究生院公共卫生研究所的博士候选人。