早期抗击梅毒，疫苗也有前路！Hum Vaccin：盘点梅毒疫苗的研究进展

梅毒是由梅毒螺旋体引起的一种严重威胁全球公众健康的多阶段性传播传染病，也是我国目前重点防治的性传播疾病，在我国属乙类传染病。梅毒的临床表现复杂，潜伏期漫长，按照其发病时间、临床表现及传染方式，可分为一期梅毒、二期梅毒、三期梅毒、神经梅毒、 隐性梅毒及先天梅毒等。

梅毒的临床表现（图源：网络）

流行病学史：有不安全性行为、多性伴或性伴感染梅毒史。

临床表现：通常表现为感染部位的单个无痛性溃疡或硬下疳，但也可表现为多个、不典型或疼痛的皮损，也可见腹股沟或皮损近淋巴结肿大。

流行病学史：有不安全性行为、多性伴或性 伴感染梅毒史，或有输血史（供血者为早期梅毒患者）

临床表现：可有一期梅毒史（常在硬下疳发生后4～6周出现），病程在2年以内。同时涉及皮疹、皮肤粘膜病变和全身浅表淋巴结肿大，可出现梅毒性骨关节、眼、内脏及神经系统损害等。

流行病学史：有不安全性行为、多性伴或性伴感染史，或有输血史。

临床表现：可有一期或二期梅毒史，病程2年以上。可表现为心脏受累、牙周炎、背部皮疹和全身瘫痪，可分为晚期良心梅毒与心血管梅毒。

（1）晚期良性梅毒

①皮肤黏膜损害，头面部及四肢伸侧的结节性梅毒疹，大关节附近的近关节结节，皮肤、口腔、舌咽部树胶肿，上腭及鼻中隔黏膜树胶肿可导致上腭及鼻中隔穿孔和马鞍鼻；

②骨梅毒和其他内脏梅毒，可累及呼吸道、消化道、肝脾、 泌尿生殖系统、内分泌腺及骨骼肌等。

（2）心血管梅毒

可引起单纯性主动脉炎、主动脉瓣闭锁不全、主动脉瘤、冠状动脉狭窄、心绞痛等。

作为一种蔓延全球的性传播疾病，梅毒每年新增病例在560万至1100万之间，其中非洲的感染率最高。60%以上的新发梅毒病例发生在低收入和中等收入国家，但欧洲、英国、美国、加拿大和中国也一样存在较高的传播风险。近年来，先天性梅毒感染的发病率在不同经济水平的国家中持续上升。

梅毒的致病机制多样，包括不规律的性行为、血液接触和分享亲密的家庭物品，梅毒感染还会增加HIV病毒的传播和获病风险。因此，全球需要采取有效的梅毒控制措施来应对这一公共卫生威胁。

.Treatment strategies for syphilis

当前，青霉素是治疗梅毒最为有效的抗菌药物。时至目前，梅毒螺旋体尚未出现对青霉素的耐药性，但这一病原体与宿主机体的免疫系统存在相互作用，使我们不得不以十二万分的谨慎面对梅毒治疗。同时，由于先天梅毒所带来的破坏性后果，妊娠期患者也不得不克服重重困难接受治疗（比如说，对于青霉素过敏的孕期梅毒患者，在接受青霉素治疗之前就需要进行脱敏治疗）。

可能发生的病原体耐药性、特殊人群治疗的困难、难以截断的传播路径……种种治疗和传播困境，更凸显了扩充预防措施的必要性。接种疫苗被视为预防和控制感染的最具成本效益的公共卫生干预措施，而一种安全有效的梅毒疫苗的出现，则就有望显著减轻全球梅毒疾病的负担，并有可能在全球范围内消除梅毒。近期，一篇刊登于Human Vaccines & Immunotherapeutics杂志的文献，总结了梅毒流行现状和梅毒核酸疫苗研究的初步结果，探讨了梅毒核酸疫苗研发所面临的挑战，并提出了未来梅毒疫苗研发的策略和措施建议。

DOI: 10.1080/21645515.2023.2234790

.An overview of the current vaccine techniques

Traditional vaccine technology

时代发展至今，疫苗的种类已大大扩充，并且还在不断地壮大，现有的传染疫苗包括灭活疫苗、减毒活疫苗和亚单位疫苗，它们各有其优缺点——灭活疫苗有较高水平的安全性，能够提供全面的保护，但需要多剂次接种；减毒疫苗则具备强大的免疫原性，能够诱导强烈的体液和细胞免疫反应，但接种后存在恢复到高毒力的风险；亚单位疫苗在安全性方面表现出较高水平，但其免疫原性较差，只能通过诱导体液免疫和较弱的细胞免疫反应来提供部分保护作用。

随着疫苗领域的不断发展，核酸疫苗已成为一种比传统疫苗更加灵活的替代方案。目前，核酸疫苗已成功应用于各种动物疾病的预防。虽然目前只有一种获批的人类传染病核酸疫苗，但包括癌症疫苗在内的许多核酸疫苗正在开发中，并显示出未来应用的前景。随着医疗水平的提高，人们对疾病的预防越来越重视，因此有许多核酸疫苗正在开发中。鉴于梅毒螺旋体自身的病原特性，开发梅毒核酸疫苗来预防和控制梅毒感染，或许是高度可行的途径。

Nucleic acid vaccine technology

1990年，Wolff等人在小鼠骨骼肌中注射了DNA重组表达载体，意外地发现该载体上的基因在局部肌肉细胞中表达，从而导致产生了抗体。这一重要的发现标志着DNA疫苗（核酸疫苗）从此诞生。

DNA疫苗是一种新型基因工程疫苗，通过肌肉注射将编码目标抗原蛋白基因序列的质粒引入宿主细胞，使其转录系统能够表达抗原蛋白，并诱导宿主产生对抗原蛋白的免疫反应。多年来，研究人员在开发预防和治疗某些传染病以及癌症相关的DNA疫苗方面取得了重大进展。不过，许多亚单位疫苗同样已经显示出对多种传染病（如流感和肝炎）以及癌症的高水平保护。

与传统疫苗相比，DNA疫苗具有以下几个优势：

DNA疫苗能够编码多种类型的基因，包括病毒或细菌抗原以及免疫和生物蛋白，显示出高度的灵活性。

DNA疫苗具有稳定性，易于储存和运输，并可进行批量生产。

丰富的理论研究和实践经验，为梅毒DNA疫苗的研发奠定了坚实的基础。

DNA疫苗在快速生产方面有优势，但也存在风险，如插入突变、基因组整合和免疫耐受性。相比之下，mRNA疫苗有效规避了安全性问题，并在COVID-19大流行中证明了效果。

mRNA疫苗分为常规型和自扩增型，它们通过细胞质中的转录机制诱导免疫反应，并不进入细胞核或整合到基因组中。mRNA疫苗具有快速生产、成本效益、通用性和能力诱导免疫反应等优势，有望弥合对有效疫苗的迫切需求。

.Study on syphilis nucleic acid vaccine

Syphilis DNA nucleic acid vaccine results

随着DNA疫苗研发技术的不断成熟，梅毒螺旋体DNA疫苗的早期研究也在深入进行。既往有研究制备了pcDNA/Tp92、pcDNA/GPD、pcDNA/IL-2和pcDNA/GPD-IL-2基因疫苗，以及CS纳米颗粒包裹的核酸疫苗等。在早期研究外，各路研究人员通过多点肌肉注射、四甲基偶氮唑蓝(MTT)法和酶联免疫吸附试验(ELISA)对疫苗效价进行了评估。联合疫苗表现出更强的免疫活性和保护作用，而CS纳米颗粒包装并未优化疫苗效果。此外，肌肉注射疫苗和鼻腔黏膜接种疫苗，均产生了类似的免疫应答。各种梅毒疫苗中，梅毒螺旋体鞭毛蛋白疫苗也显示出较好的免疫原性。

研发中的可能性虽然无穷无尽，但目前还没有真正研发具有强大保护效力的梅毒螺旋体DNA疫苗。梅毒疫苗的研发难点在于，梅毒螺旋体是一种具有识别和逃逸免疫反应能力的胞外病原体。

研究表明，针对同属胞外病原体的链球菌进行mRNA疫苗的研究可以为设计和开发安全有效的梅毒螺旋体疫苗提供参考。研究人员在小鼠体内评估了基于链球菌表达抗原蛋白的自扩增基因疫苗的有效性，发现这些疫苗不仅诱导了抗体反应，提供了对链球菌感染的免疫保护，还主要诱导了类似TH1的免疫反应，有利于消除梅毒螺旋体和预防细菌感染。通过选择优势抗原、修改mRNA序列、使用适当的佐剂、采用适当的递送系统和确定最佳免疫路线，可以增强免疫原性和优化mRNA疫苗的效率。

免疫信息学已在沙门氏菌、立克次体和金黄色葡萄球菌等病原体疫苗的开发中得到广泛应用，这为设计mRNA疫苗提供了有力支持。尽管目前尚无针对梅毒螺旋体的许可mRNA疫苗，但可以肯定的是，在开发针对病毒和其他传染性病原体的mRNA疫苗方面积累了丰富的实践经验，这是梅毒疫苗开发中一大优势。

Challenges in T. pallidum nucleic acid vaccine research

梅毒螺旋体DNA疫苗研究面临多个挑战，包括梅毒病原体来源复杂、纯化困难等。体外培养和培育繁殖梅毒螺旋体为疫苗研发提供了基础；其他手段如基因编辑等，仍处于起步阶段，但将梅毒螺旋体基因转移到伯氏疏螺旋体中，同样有助于基因功能的研究。

现已有研究成功在非致病伯氏疏螺旋体中表达部分梅毒螺旋体蛋白，该表达系统可用于研究基因功能和疫苗靶点预测。

梅毒螺旋体DNA疫苗候选基因筛选也取得了相应进展，但仍需解决安全性、免疫耐受性和抗原表达调节等问题。

Recommendations for T. pallidum nucleic acid vaccine development

汇总已有的研究后，可以了解到，虽然DNA疫苗能够引导产生高水平抗体，但这种疫苗通常对细胞免疫的诱导较弱，导致免疫效果不理想。迄今为止，尚未发现具有强大保护作用的梅毒螺旋体DNA疫苗。这表明未来的研究应该集中在推进关键的核酸疫苗技术，例如加强疫苗载体、优化递送系统、增强免疫反应、提高mRNA的稳定性和存活率，以及选择适宜的梅毒螺旋体抗原等。

质粒载体：当代梅毒螺旋体DNA疫苗设计通常采用核酸合成和潜在的一步克隆到质粒载体中，从而减少人类疫苗和免疫疗法的制造成本和时间。质粒DNA在室温下高度稳定，也减少了运输过程中对冷链物流的依赖。利用DNA质粒进行疫苗接种，同样避免了从传染性病原体中提纯蛋白质的需要，大大提高了安全性。

壳聚糖纳米颗粒(CS)载体：壳聚糖纳米颗粒可以将生物活性物质输送到细胞中，而不会损害活性物质或细胞的完整性。这些纳米颗粒可通过胞吞作用进入到细胞内，从而确保有效的输送。

细菌幽灵(BG)：细菌幽灵是不含细胞质、非变性的革兰氏阴性细菌细胞膜。与其他工程生物递送颗粒相比，它们固有的细胞和组织亲和力、易于生产和不需要冷藏的储存能力是它们的显著优势。BGs具有很强的承载和递送外来DNA和重组蛋白抗原的能力，可诱导对所装载抗原的高水平免疫反应。

脂质体：由磷脂和胆固醇组成的球形囊泡。不仅可以提高转染率，而且具有佐剂作用。

DNA疫苗与传统的基于蛋白质的疫苗类似，可以通过多种接种方式进行接种，包括肌内注射（IM）、皮内注射（ID）、粘膜接种或经皮递送。不同的免疫途径涉及不同的抗原呈递细胞（APC）和抗原递呈方法，从而引发不同类型和程度的免疫反应。随着DNA疫苗的不断发展，现已出现了多种疫苗递送方法：

机械给药方法（如肌内注射或皮内电穿孔）：在HPV DNA疫苗的一项研究中，电穿孔接种者显示多功能抗原特异性CD8+T细胞增加。

高科技物理手段（如粒子轰击器，即基因枪)：将DNA质粒送入靶组织或细胞，可以在以前对批准的亚单位疫苗无效的受试者中产生持续的抗体滴度。

可生物降解的聚合物颗粒和纳米颗粒输送：这些颗粒的大小从0.5-10μm不等。微颗粒和纳米颗粒可以保护质粒DNA免受核酸酶降解，促进疫苗的持续释放。颗粒可以通过口服或通过腹膜途径传递，从而允许树突状细胞(DC)直接转染，从而增加DC的激活。

当前，一些研究已确认了一种全新的免疫策略——多渠道联合接种。这种方法通过相互协同作用，以促进实现更优异的免疫效果。结合一次性的梅毒螺旋体DNA疫苗免疫和蛋白免疫的方法，能够有效地激发小鼠的全身和粘膜体液免疫反应。此外，多次肌肉注射较单剂次免疫后能够产生更为强烈的免疫反应，并延长保护性免疫的持续时间。

免疫增强剂和佐剂的作用已经在广泛的应用和接种覆盖中得到证实，特别是细胞因子（如白介素2、白介素12和白介素15），在与DNA疫苗联合接种后，能够显著增强体液和细胞介导的免疫反应。此外，针对TLR-3和TLR-9的Toll样受体(TLR)配体也被证明能够增强免疫效果。例如，在兔模型中加入CpG佐剂已经被证明可以增强梅毒螺旋体DNA疫苗的粘膜免疫原性和整体疗效。

研究人员对RNA疫苗的活性和保质期进行了深入研究。通过优化合成过程中的mRNA元件设计，以及改进递送系统和利用有效的mRNA递送载体，可以提高疫苗的稳定性和转录效率。有研究人员还探索了与载体分子络合的mRNA在冷冻条件下的储存效果，以期延长疫苗的保存期。

接受新鲜分离的辐照梅毒螺旋体抗原的动物细胞，在冷藏6至10天后，产生的免疫力比通过梅毒螺旋体免疫获得的更强。这可能是由于新分离的病原体中含有尚未失活的重要免疫原。梅毒螺旋体的清除主要是通过包括鞭毛和脂蛋白在内的多个梅毒螺旋体抗原簇诱导炎症细胞因子引导的，它们可激活巨噬细胞，刺激T和B淋巴细胞。重组梅毒螺旋体DNA的克隆和基因表达以及对各种梅毒螺旋体蛋白抗原结构和功能的不断阐明极大地促进了我们对其性质和基因结构的了解，从而促进了梅毒螺旋体DNA疫苗的筛选过程。现已有许多其他研究评估了梅毒螺旋体DNA疫苗的保护能力。(表1)。

表1.梅毒螺旋体抗原研究摘要汇总

.Discussion & Conclusion

梅毒是一种由梅毒螺旋体引起的慢性全身性传染病。目前，梅毒在许多国家仍然广泛传播，给公共卫生带来了巨大负担。尽管尚未发现梅毒螺旋体的青霉素耐药菌株，但客观上仍存在青霉素过敏、供应问题以及大环内酯耐药菌株的出现，梅毒治疗方面仍面临挑战。疫苗被认为是预防和控制梅毒流行的最具成本效益的策略。在COVID-19大流行之后，核酸疫苗因其优于传统疫苗的效力而备受关注。

人类对于免疫与梅毒相关性的了解有限。感染梅毒螺旋体后，治疗后可能会再次感染，形成循环。晚期潜伏梅毒患者对异源梅毒株的再感染表现出有效抵抗力，而早期患者在受到攻击时表现出感染的证据。研究结果与疫苗诱导保护所需的较长免疫期一致。梅毒螺旋体疫苗的开发需要评估延长免疫时间表，考虑菌株间的抗原多样性和抗原变异对免疫逃避的影响。

现代研究工具的应用，对梅毒的生物学研究加深了我们对其致病机制的了解，并发现新的候选疫苗。跨学科研究考虑宿主与病原体两方面的相互作用，包括宿主对感染的先天性免疫反应和适应性免疫反应，以及梅毒相关的逃避机制，将增加对与预防疾病相关关系的了解。

梅毒疫苗的研发和接种，或许能够在未来降低全球梅毒的发病率和死亡率，减少医疗成本和疾病负担，最终促进消除先天性梅毒、降低婴儿死亡率和改善孕产妇健康的实现，梅毒螺旋体疫苗在预防疾病传播、降低混合感染风险和管理性传播感染方面也具有重要意义。至今为止，尽管梅毒疫苗研制的条件有限，随着资金和监管机构的介入，该领域有望在未来5年内取得显著进展。

[1]王千秋,刘全忠,徐金华,等.梅毒,淋病和生殖道沙眼衣原体感染诊疗指南(2020年)[J].中华皮肤科杂志, 2020, 53(3):12.DOI:10.35541/cjd.20190808.

[2]Li S, Li W, Jin Y, Wu B, Wu Y. Advancements in the development of nucleic acid vaccines for syphilis prevention and control. Hum Vaccin Immunother. 2023 Aug 1;19(2):2234790. doi: 10.1080/21645515.2023.2234790. PMID: 37538024; PMCID: PMC10405752.

[3]ZHENG Kang, LIU Anyuan, WU Yimou. Vaccine development for syphilis[J]. Journal of Microbes and Infections, 2019, 14(3): 180-184.