先天免疫反应的发育生物学：对新生儿和婴儿疫苗开发的影响
摘要
人类模式识别受体 (PRR) 检测危险信号的机制的分子特征极大地扩展了我们对先天免疫系统的理解。 PRR 包括 Toll 样受体 (TLR)、核苷酸寡聚结构域样受体 (NLR)、维甲酸诱导基因样受体 (RLR) 和 C 型凝集素受体 (CLR)。这些系统在胎儿、新生儿和婴儿中的发育表达的特征是不完整的，但对新生儿对感染的易感性产生了重要的见解。在抗原呈递细胞上激活 PRRs 可增强共刺激功能，因此 PRRs 激动剂是潜在的疫苗佐剂，其中一些已经在临床上使用。因此，对 PRR 的研究还揭示了以前神秘的免疫调节剂如何能够介导它们的作用，包括疫苗佐剂氢氧化铝 (Alum)，其佐剂活性取决于其激活称为 Nacht Domain 富含亮氨酸重复和含有 PYD 的蛋白 3 (NALP3) 炎性体导致 IL-1ß 产生。因此，表征 PRR 的进展正在为改进佐剂的设计提供信息和扩展。本综述总结了先天免疫领域的最新发展，特别强调了胎儿、新生儿和婴儿的发育表达及其对设计更有效的新生儿和婴儿疫苗的意义。
新生儿和婴儿感染的风险很高：需要有效的新生儿和婴儿疫苗
在全球范围内，感染导致每年约 200 万小于 6 个月大的婴儿死亡 (WHO) (1)。新生儿和/或婴儿的常见病原体包括革兰氏阳性菌（如 B 组链球菌、肺炎链球菌）、革兰氏阴性菌（如大肠杆菌、百日咳杆菌）、单纯疱疹病毒 (HSV)、呼吸道合胞病毒 ( RSV) 和轮状病毒。这种敏感性凸显了对新生儿和婴儿有效疫苗的医疗需求，以及在设计能够充分保护幼儿的疫苗时必须克服的功能性免疫缺陷。由于出生是全球范围内最可靠的医疗保健联系点，因此在出生时有效的疫苗是全球卫生的一项重要任务 (2)。此类疫苗的设计和开发将需要了解先天免疫途径的发育表达，其激活可增强适应性免疫反应。
新生儿先天免疫的不同方面对生命早期的有效疫苗接种构成挑战
胎儿免疫系统严重偏向 Th2，大概是为了避免对可能引发早产或自然流产的母体组织产生促炎性 Th1 型同种免疫反应。
出生引发了环境的巨大变化，这对新生儿免疫系统的功能提出了进一步的要求，介导了从通常无菌的宫内隔室向富含外来抗原 (Ag) 的外部世界的转变，包括皮肤和胃肠道的首次定植.与低水平的 Th1 型细胞因子（例如 TNF、IL-12p70、IFN-γ）相比，人类新生儿血浆在出生时和整个生命的第一周都含有高水平的体内 Th2 型细胞因子 IL-6 (3)。 IL-6 在出生时诱导急性期反应，可用于防止细菌感染和清除微生物产物和/或 PRR 激动剂。
胎儿和早期新生儿免疫反应的明显两极分化对有效的新生儿免疫造成障碍，包括对许多（但不是全部）刺激的抗原呈递细胞（APC）反应受损（例如，IFNγ产生受损），对免疫反应的Th2偏向，和受损的抗体 (Ab) 亲和力成熟 (4)，以及母体 Abs 的潜在抑制作用 (5)。
新生儿和成人 APC 之间存在数量和质量差异。流式细胞仪评估表明，子宫内的人类单核细胞存在明显的定性差异，表明 MHC II 类分子的表达水平降低 (6)。一些机制与使新生儿 APC 偏向 Th2 型反应有关，包括：a) 胎盘组织产生 TGF-β、孕酮和前列腺素 E2，从而增强 Th2 细胞因子的产生 (7)，和 b) 新生儿血液中的存在相对高浓度 (~300 nM) 的血浆腺苷，一种免疫抑制性内源性嘌呤代谢物 (8, 9)，新生儿细胞因子的产生模式似乎与体内相关，因为出生后，在生命的第一周，人类新生儿外周血清 TNF 水平仍然较低（相对于成人血清），而具有抗炎特性的 Th2 极化细胞因子 IL-6 水平升高。
多项研究表明，在体外测试时，人类新生儿单核细胞和 APC 在对大多数刺激物的共刺激反应方面功能欠佳 (10)。对小鼠新生儿树突状细胞 (DC) 的研究表明，在个体发育过程中，Ag 呈递增加，这与共刺激分子表达增加和对蛋白质缀合的 T 细胞依赖性多糖 Ags 的反应增加有关 (11)。然而，C57BL/6 新生小鼠（1-7 日龄）在体外 T 细胞存在下和体内腹腔注射后表现出更强的 LPS 诱导的脾细胞炎性细胞因子产生，这归因于 CD4+ 和 CD8+ T 的新生儿数量缺乏-细胞（12）。因此，新生儿的炎症反应似乎取决于物种（注意先天免疫基因在物种之间是高变的，包括在人和小鼠之间（13、14）、实验模型（体外与体内）、细胞外培养基（自体100% (vol/vol) 富含腺苷的新生儿血浆/血清 (15) 与在许多研究中使用的低浓度热灭活胎牛血清和特殊刺激研究。
与新生儿 APC 相比，新生儿 CD4+CD25 (IL2-Ra)+ T reg 细胞 (Treg) 功能齐全，在人类胎儿淋巴组织 (16) 和新生儿脐带血 (17, 18) 中含量很高。新生儿 Treg 细胞抑制 T 应答细胞增殖和 Th1-细胞因子（例如，IFN-γ）产生，由自身 Ags 诱导，以限制适应性免疫反应。Treg 通过细胞接触依赖性和非依赖性机制介导它们的作用，包括分泌 IL-10、CD39 和 CD73（外核苷酸酶）介导的细胞外生成lar 腺苷和腺苷 A2A 受体介导的靶 T 反应细胞中 cAMP 浓度的增强 (19, 20)。通过 Treg 抑制对新生儿自身免疫的抑制具有明显的优势，因为新生儿首先遇到了富含外源抗原的世界，但是这些影响可能不利于新生儿对感染的免疫 (21) 和新生儿疫苗反应 (22, 23)。
先天免疫激活增强适应性免疫反应
APC（如巨噬细胞和 DC）上的模式识别受体 (PRR) 的激活通过直接和间接机制增强抗原呈递活性和适应性免疫反应 (24)。 PRR 信号传导受通过不同 PRR 类别、酪氨酸激酶、酪氨酸磷酸酶、泛素化系统和糖皮质激素介导的交叉信号的影响，因此在不同细胞类型之间存在差异 (25)。激活后，DC 在 MHC 环境中有效加工和呈递 Ags，增加 Th1 极化细胞因子（如 IL-12p70）的产生，并上调共刺激分子（例如，CD40、CD80、CD86）和趋化因子受体介导细胞从组织迁移到引流淋巴结。一旦进入淋巴结，DC 就会与幼稚 T 和 B 细胞相互作用，诱导它们分化为效应细胞，从而引发获得性免疫反应。
除了对 APC 的直接影响外，PRR 激动剂还通过间接机制增强从先天免疫反应向适应性免疫反应的转变。例如，Tolllike 受体 (TLR) 介导的 DC 活化诱导 IL-6，使 T 应答细胞难以受到抑制性 Treg 的抑制 (26)。组织衍生的信号也可能影响 APC 并控制产生的效应器类别的类型 (27)。 TLR 介导的 DC 激活通过触发 DC 向淋巴结迁移、血管内皮生长因子的表达、增加高内皮小静脉增殖、重塑初级供血小动脉、增加淋巴结血流量和募集稀有的 Ag 特异性淋巴细胞来增强淋巴结功能。 28、29)。
在确定 PRR 的潜在作用方面取得的令人印象深刻的进展为更好地了解出生后先天免疫反应的发展提供了机会，并可能对优化疫苗开发产生影响。下面，我们回顾了关于关键 PRR 的发展表达的知识现状，强调了我们知识的最新进展和差距。
PRR 的发育表达
对微生物感染的反应是通过先天免疫系统启动的，该系统具有多种 PRR，准备在细胞外和细胞内位置激活（图 1）。
在多种新生儿疫苗中发现的 TLR 激动剂（表 1）可激活细胞相关或位于细胞内的 TLR 或 NOD。这些 PRR 然后与特定的衔接分子相互作用，最终导致 NF-κB 或 IRF 激活。病毒衍生产物（dsRNA 或 ssRNA）也可以激活内体 TLR，以及诱导 I 型 IFN 产生的 RLR（如 RIG-I）。疫苗佐剂明矾激活细胞溶质 NALP3/炎性体，导致 proIL-1β 裂解成具有生物活性的 IL-1β。

TLRs
TLRs是具有细胞外氨基末端和细胞内羧基末端的I型跨膜蛋白。它们由各种结构域组成，包括具有一个或两个富含半胱氨酸区域的细胞外富含亮氨酸重复序列 (LRR) 和一个细胞内 toll/白细胞介素-1 受体 (TIR) 结构域，以其与白细胞介素 1 受体的同源性命名。人类表达十种 TLR：a) 表面表达的 TLR 包括 TLR2（细菌脂肽）、TLR4（脂多糖）和 TLR5（鞭毛蛋白），b) 内体 TLR 包括 TLR7 和 8（单链 RNA，(30, 31)）和 TLR9（未甲基化CpG DNA）。 TLR 的参与通过髓样分化因子 88 (MyD88) 依赖和 MyD88 非依赖途径激活细胞内信号级联反应 (32)，包括 IL-1 受体相关激酶 4 (IRAK-4) 募集，最终导致 NF-κB 激活和促炎细胞因子的表达，例如 TNF、IL-6 和 pro-IL1ß（注意加工成成熟的 IL-1ß 需要 Nacht 结构域富含亮氨酸重复和含有 PYD 的蛋白 3 (NALP3) 炎性体 (INFL) 作用） . TLR 刺激还可导致其他几种细胞内信号通路的激活，例如涉及 Jun N 末端激酶、丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) (33, 34)、干扰素调节因子 (IRF) 和 FAS 相关死亡的信号通路域 (FADD) 诱导的细胞凋亡途径 (32)。
TLR 通路对新生儿和婴儿宿主防御的重要性在 TLR 通路缺陷的临床后果中显而易见。 TLR 下游信号分子的缺陷，包括 IRAK4 和 MyD88 缺陷，导致儿童期对化脓性感染（通常是链球菌和葡萄球菌）的选择性易感性，并在以后的生活中得到改善 (35-37)。
足月人类新生儿的脐带血单核细胞表达正常量的 TLR，但在 TLR 介导的全脐带血刺激（即 100% vol/vol 自体、富含腺苷的血浆）中，TLR 1-7 的激动剂表现出 1与成人外周血单核细胞相比，TNFα 产生的 -3 log 损伤 (15)。造成这种损害的机制之一是在伴随出生过程的缺氧和压力期间，腺苷（一种内源性免疫抑制性嘌呤代谢物）的血浆浓度升高。腺苷可通过新生儿单核细胞上的 A3 腺苷受体诱导产生 cAMP，这是一种关键的第二信使，可抑制 TLR 介导的 Th1 极化细胞因子的产生 (8, 9)。其他研究表明，由于 TLR 衔接分子 MyD88 的表达减少 (38) 和 IL-12 启动子处的核小体重塑失败 (39)，LPS 诱导的新生单核细胞反应在出生时减弱。还描述了 TLR 激动剂诱导的人新生儿浆细胞样 DC (pDC) 和新生儿单核细胞衍生 DC (moDC) 产生的 I 型干扰素受损 (40, 41)。
与 TLRs 1-7 的激动剂相比，TLR8 激动剂，包括 TLR7/8 激动剂，能够诱导人类新生儿 APC 的强烈免疫反应，与健康成人对照的免疫反应相当 (42)。人类新生儿脐带血来源的单核细胞和 APC，包括髓样树突状细胞 (mDC) 和 moDC，暴露于 TLR8 激动剂可诱导 p38 MAP 激酶的强磷酸化（即成人水平）、NF-κB 激活、促炎细胞因子产生（TNF，IL-12）和共刺激分子（例如，CD40）的上调。

RLRs
在某些病毒的感染周期中，会产生双链 (ds) RNA，可在细胞质中被视黄酸诱导基因样受体 (RLRs) 检测到，例如视黄酸诱导基因 I (RIG-I) 和黑色素瘤分化相关基因5（MDA-5）。这些细胞质蛋白由氨基末端半胱天冬酶募集结构域 (CARD) 和羧基末端解旋酶结构域 (43, 44) 组成。 RLR 激活诱导 CARD 结构域与含有 CARD 结构域的接头蛋白、IFN-β 启动子刺激物 (IPS)-1（也称为线粒体抗病毒信号蛋白 (MAVS)、病毒诱导的信号接头 (VISA) 和 CARD 接头诱导IFN-β (CARDIF)) 导致 IRF3 和 NF-κB 激活。关于 RLR 在出生时和新生儿中的发育表达知之甚少，这是未来研究的一个重要领域。

NLRs
核苷酸寡聚化结构域样受体 (NLR) 检测细菌成分，包括核苷酸结合寡聚化结构域 (NOD) 亚家族的成员以及与 INFL 相关的 NLR。人体中的 NOD 蛋白是一个由 20 多种细胞溶质蛋白组成的家族。在结构上，它们由以下组成： a) 可变的 N 端效应结合域，通常由 pyrin 域 (PYD) 或 CARD 组成，调节同型和异型结合的电缆； b) 位于中心的 NOD 域； c) 一个 C 端配体识别结构域，可由 LRR 组成。与 RLR 一样，对于 NOD 在出生时和新生儿中的发育表达知之甚少。
INFL 是一种胞质多组分蛋白质复合物，包括 caspase-1，它在激活后将 pro-IL-1ß 切割成有效的促炎细胞因子 IL-1ß。 IL-1ß 在分娩开始时起核心作用，特别是在宫内感染/炎症的情况下。最近的一项研究发现：a) 羊水中的 caspase-1 浓度随着胎龄的增加而增加； b) 自发足月分娩的女性羊水 caspase-1 浓度中位数高于足月未分娩女性，这表明 INFL 可能在足月自然分娩时被激活，并且 c) 较高的 caspase-1 水平与感染相关/炎症 (45)。人类新生儿单核细胞，特别是早产儿的单核细胞，表现出对 LPS 和脂磷壁酸的 IL1-ß 产生受损。对 Pubmed 的搜索没有产生任何与出生时 INFL 功能相关的出版物。

CLRs
C 型凝集素受体 (CLRs) 可作为分泌的可溶性蛋白产生，包括甘露糖结合凝集素 (MBL)、肺表面活性蛋白 A (SP-A)，或作为跨膜蛋白如选择素、甘露糖受体和 DC 特异性ICAM-3 抓取非整合素 (DC-SIGN)。 MBL 是一种急性期血浆蛋白，其在肝脏中的表达在炎症期间上调。 MBL 识别在传染性微生物上发现的多种碳水化合物模式，包括细菌（例如金黄色葡萄球菌）、真菌（例如酿酒酵母）、病毒（例如 HIV），以及改变的自身糖蛋白（例如癌细胞的异常糖基化）。 MBL 与碳水化合物靶标的结合会触发 MBL 相关丝氨酸蛋白酶的激活，切割补体蛋白并促进调理作用/膜攻击复合物的形成 (46)。 MBL 还可以通过与促进吞噬作用的受体结合直接充当调理素 (46)，并且可以在体外和体内调节细胞因子的产生 (47)，从而在新生儿感染中发挥重要作用。早产儿和足月儿的血浆 MBL 浓度均低于成人 (48)，但在生命的最初几周内稳步上升，这可能是由于新生儿细胞因子对 IL-6 的反应偏斜，IL-6 会诱发急性相位响应 (3, 9)。 MBL 缺乏与细菌性败血症风险增加有关 (49)。
从疫苗反应的先天免疫调节的角度来看，MBL 缺乏会在用破伤风类毒素结合的 B 组链球菌多糖疫苗或单独的破伤风类毒素免疫后增强小鼠 Ag 特异性 IgG 的产生 (50)。这些数据表明，在某些情况下，MBL 可以抑制抗体的产生。 MBL 通路的进一步表征可能有助于疫苗的设计，以最大限度地减少这种抑制性 MBL 效应。
白细胞和上皮细胞表达的 APP 是先天免疫防御的古老组成部分，以其杀死微生物和中和其表面成分的能力而闻名。然而，一些 APP 也表现出调节适应性免疫反应的活性。例如，杀菌/通透性增加蛋白 (BPI)，一种具有内毒素结合活性的中性粒细胞衍生的初级颗粒蛋白，最近被证明可以增强 APC 功能。新生儿缺乏 BPI 表达，增加了也可能损害自然脱落的革兰氏阴性细菌 LPS 外膜泡向 APC 输送的可能性。防御素肽可以增强抗病毒 IFN 的产生，这对 Th1 极化和交叉呈递很重要 (51)。在中性粒细胞次级颗粒中发现的 Cathelicidin 肽可增强体内的适应性免疫反应。事实上，人类新生儿血浆中广泛的 APP 表达存在年龄依赖性成熟，因此这些分子有助于调节适应性免疫反应。
定义 PRR 和 APP 的最新进展涉及触发先天免疫反应，从而调节适应性免疫，这为了解佐剂在当前施用的疫苗中的功能提供了新的机会，如下所述。
目前批准的新生儿和婴儿疫苗参与先天免疫
人们越来越认识到，疫苗效力的一个重要决定因素是给定疫苗激活先天免疫系统以增强 APC 功能和 Th1 极化适应性反应的能力 (52)。目前，人类出生时定期接种的两种疫苗是卡介苗 (BCG) 疫苗和乙型肝炎 (HepB) 疫苗（表 1）。 BCG 能够在体外 (53) 和体内 (54) 人新生儿细胞中诱导强烈的 Th1 型免疫反应，部分原因在于它能够激活由 APC 表达的多个 TLR (55)。 BCG 疫苗表明，在某些条件下，人类新生儿免疫系统能够产生保护性 Th1 型反应 (56)，但其在出生时的功效的潜在机制尚不完全清楚。最近的研究表明，BCG 对多个 PRR 的激活很可能在其功效中起重要作用。 BCG 疫苗是一种活细菌，能够通过其由肽聚糖、阿拉伯半乳聚糖和分枝菌酸 (59) 组成的细胞壁激活 TLR2 (57, 58) 和 TLR4 (57, 58)，并通过其 CpG-激活 TLR9。丰富的 DNA (60)。最近，基于 TLR8 多态性与肺结核易感性、男性易感性增加（TLR8 在 X 染色体上编码）以及 BCG 诱导巨噬细胞 TLR8 表达的能力，也提出了 BCG 也参与 TLR8 的可能性(61)。
表 1批准的儿科疫苗
（
0-2 岁）
激活
PRRs
在美国):CWS†:TLR2:(57-60)
::CWS†:TLR4:(57-59)
::ssRNA:TLR8*:(61)
::CpG DNA:TLR9*:(60)
::: NODs,:(97)
:::CTLs*:
轮状病毒疫苗:2 个月:?:?:
白喉、破伤风、无细胞百日咳 (DTaP) 疫苗:2 个月:Alum:NALP3/INFL:(67, 68)
流感嗜血杆菌类型b 结合疫苗 (Hib):6 周:Alum:NALP3/INFL:(67, 68)
::OMPC:TLR2:(64)
:::TLR4*:(63)
肺炎球菌结合疫苗 (PCV7):6 周:Alum :NALP3/INFL:(67, 68)
三价灭活流感疫苗 (TIV):6 个月:dsRNA:TLR3*:(98)
::ssRNA:TLR7:(30, 99)
::ssRNA:TLR8*:(31)
::dsRNA:RIG-1*:(100)
麻疹、腮腺炎、风疹 (MMR) 疫苗：12 个月：血凝素蛋白（麻疹）：TLR2*:(65)
::dsRNA（麻疹）：MDA-5*:( 66)
水痘疫苗:12 个月:?:TLR2*:(101)
甲型肝炎 (HepA) 疫苗:12 个月:Alum:NALP3/INFL:(67, 68)
脑膜炎双球菌ugate 疫苗 (MCV4)：2 岁：细菌孔蛋白：TLR2*：(102)
注意：接种疫苗的最低年龄为 (103)。
缩写：外膜蛋白复合物 (OMPC)、炎症小体 (INFL)、明矾（氢氧化铝）、黑色素瘤分化相关基因 5 (MDA-5)、C 型凝集素受体 (CTLs)、细胞壁骨架 (CWS)、单搁浅（ss）。
乙型肝炎病毒 (HBV) 是一种全球公共卫生威胁，已长期感染全球超过 3.5 亿人 (62)。 HepB 疫苗由含有病毒包膜蛋白乙型肝炎表面抗原 (HBsAg) 的病毒样颗粒组成，采用重组 DNA 技术制备。 HepB 疫苗由含铝佐剂组成，但仍不完全免疫原性，因为约 10% 的接种人群在免疫后未能对 HBsAg 产生免疫反应（表 1）。
b 型流感嗜血杆菌 (Hib) 结合疫苗最初在 6 至 8 周龄时接种。 Hib 以 TLR2 和 TLR4 依赖性方式激活转染的 HEK293 细胞，可能反映了细菌脂肽 (TLR2) 和脂多糖 (TLR4) (63) (64) 的表达（表 1）。事实上，在 Hib-OMPC 糖缀合物疫苗中发现的外膜蛋白复合物 (OMPC) 依赖于 TLR2 和 MyD88，在没有 TLR2 的情况下，Hib-OMPC 疫苗的免疫原性显着降低 (64)。
除了 TLR 诱导的疫苗反应 (65)，据报道野生型麻疹病毒 RLRs (RIG-I, MDA-5 (66)) 的激活，表明用于疫苗接种的减毒株也可能参与这种先天性麻疹病毒。免疫通路（表 1）。迄今为止，美国食品和药物管理局 (FDA) 已批准数量有限的人类疫苗佐剂，其中主要是氢氧化铝、磷酸铝（通常称为“明矾”）。明矾是人体中常用的佐剂和动物疫苗（HepB、DTaP、Hib、PCV7、HepA；表 1）并以其诱导保护性 Th2 型反应的能力而闻名。最近证明，明矾佐剂活性的关键是其能力激活 NALP3/INFL (67, 68) (图 1)。这些结论是基于观察到巨噬细胞在体外响应明矾产生 IL-1β 和 IL-18 需要完整的 INFL 信号传导。此外，NALP3、含有 CARD (ASC) 或 caspase-1 的凋亡相关斑点样蛋白缺陷的小鼠未能对给予明矾的 Ag 产生显着的 Ab 反应，而对完全弗氏佐剂的反应保持完整。这些数据突出了 NALP3/INFL 在明矾佐剂活性中的关键作用。
MF59 是一种水包油角鲨烯乳液，其辅助作用的确切机制仍然很大程度上未知 (69)。使用荧光标记的 MF59 肌肉注射然后在 2 天后观察的研究表明，部分定位在引流淋巴结的 T 细胞区域 (70)。 MF59 也被证明可诱导巨噬细胞大量流入小鼠的感染部位，这是趋化因子受体 2 (CCR2) 依赖的 (71)。有趣的是，油乳液不完全弗氏佐剂（由于其毒性而未在人体中获得许可）以 NOD2 依赖性方式诱导最佳 IgG1 和 IgG2c (72)。
针对新生儿和婴儿改进佐剂的转化研究
鉴于新生儿和年轻人婴儿易感染多种细菌和病毒病原体，因此新生儿免疫接种尤为重要，因为：(a) 出生是新生儿与医疗保健提供者的一个可能接触点，(b) 生命早期免疫与高得多的感染率相关疫苗接种覆盖率高于后期免疫接种 (2, 73)，(c) 在整个婴儿期需要多次给药方案的疫苗增加了成本并降低了依从性，以及 (d) 涉及母亲免疫接种的策略带来了巨大的后勤和法医学挑战。因此，医疗需求尚未得到满足，需要开发新的方法来开发疫苗，以便在很早的时候更有效。 n 生命或需要更少的剂量来产生持久和保护性的免疫反应。
最近描述了一种新生儿疫苗接种的新方法，该方法采用细胞内致病细菌李斯特菌的减毒菌株将 Ag 递送至 APC 的细胞质 (74)。接种疫苗的新生小鼠诱导强烈的 CD8+ 和 CD4+ T 细胞反应，并在野生型攻击后受到保护。值得注意的是，李斯特菌能够激活多种 PRR，包括多种 NOD（IPAF、NALP3）（75），并且可以诱导 RIG-I 的表达（76），这可能是其免疫刺激特性的原因。因此，这种方法可以潜在地克服母体免疫反应干扰新生儿疫苗反应的先前存在的障碍 (77)。这种减毒活疫苗在这种鼠模型中似乎是安全的，因为在接种疫苗后 7 天，没有相关的死亡率，并且没有从免疫新生小鼠的脾脏或肝脏中回收到细菌。
在 TLR 激动剂中，TLR7/8 激动剂特别有望作为用于新生儿和婴儿疫苗的潜在佐剂，因为它们诱导新生儿（和成人）APC 大量产生 Th1 极化细胞因子 TNFα 和 IL-12，大大超过诱导的反应通过 TLR-2、-4 或 -7（单独）的激动剂 (42, 78)。因此，TLR7/8 激动剂具有作为新型新生儿疫苗佐剂的潜力，因为它们能够激活介导来自 APC 的 Th1 型反应的 TLR 依赖性和独立途径 (NALP3/INFL) (78)。此外，人类 Treg 表达 TLR8 并在暴露于 TLR8 激动剂后介导 Treg 功能的逆转 (79)（图 2）。事实上，TLR7/8 激动剂，例如合成的低分子量 (＜400 Da) 抗病毒咪唑喹啉化合物咪喹莫特和瑞喹莫特 (R848)，多年来已被用作免疫调节剂来对抗特定的病毒感染。美国联邦药物管理局 (FDA) 批准咪喹莫特用于治疗由某些人乳头状瘤病毒 (HPV) 毒株引起的外生殖器和肛门周围疣 (80)，它还可能具有抗传染性软疣（毛疣病毒）的活性（ 81-83)。咪喹莫特的主要细胞靶点之一是浆细胞样 DC（产生 IFN-α 的细胞），它表达大量 TLR7，其参与以 MyD88 依赖性方式诱导 IFN-α (80, 84)。
TLR8 激动剂，例如 R848、ssRNA 和稳定的免疫调节 RNA (SIMRA)，通过 TLR8 依赖性和 TLR8 非依赖性机制强烈激活人类 APC，包括激活诱导 IL-1β 产生的 NALP3 炎性体。人类新生儿 APC 暴露于 TLR8 激动剂会诱导 p38 MAP 激酶的强烈磷酸化和 IkB-κ 的深度/延长消失，从而强烈诱导保护性 Th1 型免疫反应，包括 IL-12 的产生和 co 的上调-刺激分子CD40。 TLR8 激动剂还通过对 Treg 的直接作用以及通过诱导 IL-6 的 APC 产生来逆转人类 Treg 细胞介导的抑制，IL-6 是一种细胞因子，使 Tresponder 细胞对 Treg 介导的抑制作用不敏感。
R848 是小鼠 HBsAg 疫苗接种的有效佐剂，可增加体液和细胞免疫反应。 R848 与 TLR9 激动剂 CpG ODN 联合使用可进一步增强免疫反应，并在小鼠中检测到表现出 eector 记忆表型的持久 HBsAg 特异性 T 细胞 (85)。与单独使用 Leishmania Ag 相比，R848 或局部应用咪喹莫特与 Leishmania Ag 一起在小鼠中诱导保护性 Th1 免疫反应。此外，皮下接种也能诱导保护性免疫，而肌肉内接种则不能（86）。事实上，TLR7/8 激动剂与 HIV Gag 蛋白的结合提高了成年恒河猴 Th1 和 CD8+ 反应的幅度 (87)。与纯 TLR8 激动剂相比，组合 TLR7/8 激动剂还可以诱导更大的 Th1 反应和 pDC 产生 IFNα，pDC 表达 TLR7 但不表达 TLR8。 IFNα 是疫苗佐剂环境中的关键细胞因子，可诱导 Th1 分化 (80, 88)、诱导细胞毒性 T 淋巴细胞、增强交叉呈递和一抗反应以及 DC 活化 (89)。最近开发了称为稳定免疫调节 RNA (SIMRA) 化合物的新型 TLR7 和 TLR8 激动剂，并具有不同的药效学特征 (90)。与线性 RNA 相比，SIMRA 化合物在人血清中表现出更高的稳定性，线性 RNA 可被普遍存在的 RNase 快速降解。此外，SIMRA 化合物能够激活 HEK293 细胞中的 TLR7 或 TLR8，而无需脂质载体。
TLR9 激动剂也在进行多种适应症的生物制药开发，包括通过将免疫刺激 DNA 序列与重组 HBsAg 连接来作为 HBV 的疫苗佐剂。这种目前已完成 III 期试验的疫苗制剂可能有助于驱动 Th1 型反应并减少 Th2 反应 (91)。
一项鼠类研究表明，尽管 IPS-1 信号通路似乎对最初的 I 型 IFN 反应很重要，但 TLR7/MyD88 通路是诱导对甲型流感感染的保护性免疫反应所必需的。灭活流感病毒疫苗未能在 TLR7 和 MyD88 缺陷小鼠中提供针对活流感病毒致命攻击的保护。因此，对减毒活 A 型流感病毒株的保护性适应性免疫反应可能依赖于 TLR7-MyD88 途径 (92)。
未来研究的优先事项
总之，传染病占了超过 >每年有 200 万新生儿和 6 个月以下的婴儿死亡。生命早期疫苗接种提供了几个优势，特别是对于那些出生可能是与医疗保健系统接触的唯一点的发展中国家。因此，对改进的新生儿疫苗佐剂存在未满足的医疗需求，该佐剂能够提高保护水平、速度和寿命，特别是通过诱导 Th1 极化细胞介导的免疫。在这种情况下，新生儿疫苗接种是一种可行的方法，可能会在未来几年得到扩展，这项工作将需要开发能够激活特定 PRR 的新佐剂。如上所述，最近对新生儿 PRRs 知识的扩展为开发新的递送系统（例如，细胞内/细胞溶质）和/或佐剂提供了新的机会。与往常一样，安全考虑将是最重要的，但为这一弱势群体接种疫苗的可能性提供了为新生儿和婴儿寻求有效疫苗的强烈动力。尽管新生儿疫苗接种提供了许多优势，但安全问题将是最重要的，并且最近已经进行了审查 (93)。有人担心新生儿疫苗接种可能会通过分子模拟或抗原免疫系统极化引发自身免疫 (94, 95)，但自身反应性新生儿 T 和 B 细胞会被外周耐受性消除，并且有大量证据表明，包括卡介苗在内的多种儿科疫苗，与过敏或自身免疫无关 (96)。然而，与任何新药一样，所有新的佐剂/抗原组合都必须经过严格的安全性分析。迅速扩大的抗原佐剂组合菜单将要求联邦当局更新和加强建立疫苗安全性和有效性的途径。
致谢
我们感谢 Drs。 Michael Wessels 和 Raif Geha 提供指导，Richard Malley 博士提供有益的对话。
财政支持：这项研究的部分资金来自 AHA 博士后奖学金 (VJP) 和 NIH R01 资助 AI067353、Patterson Trust、3M 制药公司的试剂支持以及 Idera 制药公司的赞助。
缩写
APC：抗原呈递细胞
BCG：Bacille Calmette-Guerin
MyD88：髓样分化因子 88
NALP3：Nacht 结构域富含亮氨酸重复和 PYD 蛋白 3
RLRs：视黄酸诱导基因样受体
TLR：Toll 样受体
Treg： T 调节细胞
参考文献