苏博辛：从发现到成为有效蜱虫疫苗的20年历程

1. 引言

疫苗已被证明是控制牛蜱虫侵扰和预防蜱传疾病最有效且可持续的干预措施[1]。首批注册并商业化的蜱虫疫苗 TickGARD®和 Gavac®均以重组 Bm86 作为疫苗抗原，这些疫苗最初用于特定地区的蜱虫控制[1,2]。随后，研究人员又鉴定并评估了其他抗原，作为其他地区蜱虫控制的候选疫苗[1-3]。

利用表达文库免疫（ELI）技术，在小鼠肩胛硬蜱 （Ixodes scapularis） 感染模型中鉴定出多种蜱虫保护性抗原，其中 4D8 最具应用前景[4]。4D8 随后被命名为 Subolesin（源自拉丁语 suboles ，意为“后代”）。进一步研究表明，Subolesin 是昆虫和脊椎动物中 Akirin（源自日语 akiraka ni suru ，意为“使事物清晰”）的直系同源物[5,6]。过去 20 年的持续研究表明，Subolesin 是一种很有前景的蜱虫疫苗抗原，并随后被用于多种疫苗制剂的研究。在此期间，疫苗的研发、测试和有效性评估推动了研究成果从实验室走向实际应用[7]。本文回顾了 Subolesin 作为一种有效疫苗抗原在控制牛和其他宿主物种上的蜱虫方面的发现和发展，以及最近在乌干达的实施，这为开发针对其他地理区域的蜱虫疫苗提供了一个模型。

2. 4D8、Subolesin 和 Akirin 的文献计量学和序列分析

Subolesin（最初称为 4D8）的鉴定最早于 2005 年发表，该鉴定是在硬蜱/ 小鼠模型中使用 ELI 技术进行的 [4]。截至 2025 年 3 月，Subolesin 和 Akirin（被发现是同源物）已被广泛研究（Subolesin 的相关文献 102 篇，Akirin 的相关文献 64 篇），这些研究共涉及来自 27 个国家的参与者（图 1(a) ）。大多数文献集中于 Subolesin 的功能研究（图 1(a) ）及其在疫苗制剂中的潜在应用（补充材料数据集 1-3）。Akirin 的相关文献（图 1(a) ）涵盖了多种生物体中关于免疫调节、保护机制、遗传学、发育、疾病、进化、调控通路、遗传特征和功能等方面的广泛研究（补充材料数据集 4-5）。在这些出版物中，只有两篇报告评估了 Akirin 作为其他体外寄生虫的疫苗抗原（补充材料数据集 5 中的参考文献编号 54 和 56）。

在转化研究方面，两种抗原均已注册专利，其中 Akirin 的专利注册了 180 项，涉及生物技术和生物医学领域的多种应用，包括疫苗（ n = 6）；Subolesin 的专利注册了 16 项，主要集中于疫苗（图 1(b) ，补充材料数据集 6）。在作者所在机构，共有 14 篇博士论文探讨了 Subolesin 的基础和应用研究（图 1(c) ，补充材料数据集 7）。这些研究共报道了 Akirin 和 Subolesin 的 5240 条和 466 条序列（图 1(d) ，补充材料数据集 8）。两种蛋白的主要区别在于，Akirin 的大部分序列为核苷酸序列，而 Subolesin 的大部分序列为表达序列标签（EST）。大多数蜱虫报告与 Subolesin (399/466, 85.6%) 而非 Akirin (56/5240, 1.1%) 相关（图 1(d) ，补充材料数据集 8）。

3. 亚波莱辛疫苗抗原的演变

为了控制和减少病原体感染/传播，蜱虫疫苗的研发采用了亚布莱辛衍生抗原，并对其进行了研究和生物工程改造。该研究从 4D8/亚布莱辛衍生抗原发展到 Q38 亚布莱辛嵌合抗原，再到亚布莱辛 -边缘无形体 MSP1a 联合抗原，最终发展到 Q38-95 嵌合抗原[4,8-10]（图 2(ad) ，补充材料数据集 9）。重组疫苗抗原在大肠杆菌胞内包涵体中表达，在毕赤酵母中分泌，或暴露于大肠杆菌膜上[4,8-10]（图 2(e) ）。这些抗原可通过肌内注射或口服疫苗制剂给药，并使用热灭活的分枝杆菌作为免疫刺激佐剂（例如[4,11]）（图 2(e) ）。

使用亚布莱辛蛋白对蜱虫功能和病原体生物学过程具有重要意义。亚布莱辛蛋白的生物学功能与细胞相互作用组和调控组相关，参与调控 NF-κB 依赖性和非依赖性信号转导基因以及先天性和适应性免疫反应基因（如细胞因子和转录因子）的表达[12]。此外，Akirin/亚布莱辛蛋白在宿主/蜱虫-病原体相互作用中的功能作用可能还与染色质重塑因子、RNA 相关蛋白以及可能直接与 DNA 的相互作用有关[12]。因此，这些疫苗对牛的影响体现在蜱虫的吸血、适应性和繁殖能力上，表现为降低雌性牛的体重、产卵量、生育力和体外寄生虫感染率，以及减少蜱虫媒介对病原体的感染、发育和传播[1,5,12,13]。因此，这些疫苗对牛的影响体现在蜱的吸血、适应性和繁殖能力，以及蜱媒介传播病原体的减少[1,5,12,13]。接种疫苗的宿主产生的保护性免疫反应是由亚皮素特异性抗体介导的，这些抗体进入蜱细胞并干扰蛋白质向细胞核的转位，从而发挥其调节功能并激活宿主和蜱的其他免疫保护机制[1]。 研究发现，Subolesin 蛋白序列和功能在进化过程中是保守的，因此在多种宿主（如牛、鹿、鼠、狗、骆驼、兔、羊、鸡）和一系列硬蜱和软蜱（如硬蜱属 、扇头蜱属、璃眼蜱属、 革蜱属 、 钝缘蜱属、血蜱属 、 鸟蜱属 ）、其他节肢动物（如伊蚊属 、 按蚊属 、 白蛉属 、 卡利古斯蜱属 、 皮螨属 ）和病原体（如无形体属 、 巴贝虫属、 伯氏疏螺旋体属、疟原虫属 、克里米亚-刚果出血热病毒 CCHFV）中观察到了疫苗的有效性[1,7,12]。

4. 亚布洛辛疫苗学的最新进展

为了应对不同蜱虫种类所面临的遗传多样性和环境条件带来的挑战，研究人员采用了一种“个性化”疫苗学方法，通过针对脊椎动物宿主、蜱虫种类和蜱传病原体，提高疫苗在特定地理环境下的有效性[14]。近期，这种方法促成了乌干达牛蜱疫苗的研发和应用，该疫苗对多种蜱虫的有效率超过 95%，并随后获得了乌干达当局的批准[7,14]。乌干达的农民对这种名为 Subolesin 的抗蜱疫苗寄予厚望，认为它能够改善肉牛和奶牛的健康状况和生产性能，同时降低因滥用化学杀螨剂而产生的成本和环境污染[7]。然而，个性化疫苗学的实施面临着如何在广谱疫苗效力和区域特异性之间取得平衡的挑战。为了应对这一挑战并推进个性化疫苗制剂的开发，提出的方法包括将多表位疫苗中的抗原与量子疫苗学和人工智能/大​​数据分析技术相结合，以设计具有来自不同抗原的保护性表位的嵌合抗原，正如之前在 Subolesin 和 BM95 (Q38–95) 中发现的那样 [10]。

5. 结论与未来方向

过去 20 年来，利用苏博辛（Subolesin）进行疫苗学研究不断发展，致力于解决可持续控制媒介虫害及其相关病原体传播的挑战。以苏博辛为疫苗抗原的研究，促使人们采用个性化疫苗学方法，开发出针对特定区域条件的疫苗制剂。目前正在进行的量子疫苗学研究将推进新型疫苗制剂和给药平台（例如 mRNA 纳米颗粒和/或与益生元/益生菌联合使用）中保护性抗原的发现和组合。将苏博辛抗原转化为可上市的抗蜱疫苗所面临的挑战，不仅在于个性化疫苗学方法，还在于开展田间试验，以验证疫苗的有效性，并使养牛户和监管机构信服其在控制蜱虫侵扰、降低传染病发病率和减少化学杀螨剂对环境的影响方面的优势。此外，将生产技术转让到不同国家实施疫苗生产，对于推进这些疫苗的商业化和应用也至关重要。对于测试和选择具有地理有效性的疫苗配方而言，与宿主/媒介挑战和相关节肢动物传播疾病高发国家的参与者进行国际合作的重要性不容低估[15]。

全文：Subolesin：从发现到成为有效蜱虫疫苗的 20 年历程 — Full article: Subolesin: a 20-year path from discovery to an effective tick vaccine