CRM197作為載體蛋白在疫苗中的應(yīng)用

CRM197已被用作多種已上市疫苗的載體蛋白，靶向不同的細(xì)菌病原體。文獻(xiàn)記載較多的應(yīng)用包括腦膜炎球菌疫苗（MenC-CRM、MenACWY-CRM）和肺炎球菌結(jié)合疫苗，特別是7價(jià)（PCV7-CRM）和13價(jià)（PCV13-CRM）制劑。PNCRM7（Prevnar），一種包含七種與CRM197結(jié)合的莢膜多糖抗原的肺炎球菌疫苗，代表了一項(xiàng)重要的商業(yè)應(yīng)用。該疫苗靶向肺炎鏈球菌，包含七種血清型。

對于b型流感嗜血桿菌（Hib），CRM197在HbOC疫苗中作為載體，其中PRP寡糖與該突變白喉毒素結(jié)合。CRM197也用于乙型肝炎疫苗的開發(fā)，并且近期該載體已被探索用于實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用，包括靶向藥物濫用的疫苗。

所討論的疫苗涵蓋商業(yè)和實(shí)驗(yàn)兩種背景。已上市疫苗包括覆蓋A、C、W和Y血清群的腦膜炎球菌疫苗，而實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用則延伸至新型治療性疫苗方法。多個(gè)來源指出，基于CRM197的疫苗更全面地靶向細(xì)菌和真菌病原體，但并非所有應(yīng)用都提供了具體細(xì)節(jié)，而優(yōu)質(zhì)的CRM197原料可適配這類廣譜疫苗的研發(fā)與生產(chǎn)需求，曼博生物可提供PeliCRM197白喉毒素突變體的研究級與cGMP級規(guī)格，滿足不同開發(fā)階段的要求，為疫苗研發(fā)提供穩(wěn)定、合規(guī)的載體蛋白支撐，如有需要?dú)g迎咨詢曼博生物關(guān)于CRM197白喉毒素?zé)o毒突變體相關(guān)信息。

CRM197的免疫原性

CRM197表現(xiàn)出復(fù)雜且依賴于疫苗的免疫原性特性。該載體蛋白通過將T細(xì)胞非依賴性多糖抗原轉(zhuǎn)化為T細(xì)胞依賴性反應(yīng)來發(fā)揮作用，這對于誘導(dǎo)免疫記憶和持久免疫力十分關(guān)鍵。研究表明，CRM197結(jié)合物可增強(qiáng)或抑制對同時(shí)接種疫苗的抗體反應(yīng)。具體而言，MenC-CRM接種導(dǎo)致Hib抗體濃度降低45%（GMR 0.55，95% CI 0.49-0.62），而MenACWY-CRM使Hib抗體反應(yīng)增強(qiáng)22%（GMR 1.22，95% CI 1.06-1.41）。

CRM197發(fā)揮功能的免疫學(xué)機(jī)制涉及其作為白喉類毒素的無毒但具有免疫原性的變體的作用。這種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)使其能夠作為載體分子通過T細(xì)胞依賴性途徑增強(qiáng)免疫原性。CRM197結(jié)合物已證明在加強(qiáng)免疫時(shí)能夠誘導(dǎo)回憶反應(yīng)，表明其能有效誘導(dǎo)記憶形成。在實(shí)驗(yàn)性疫苗研究中，CRM197誘導(dǎo)了高抗體滴度和親和力，有效減少了藥物向大腦的分布，并促進(jìn)了早期B細(xì)胞擴(kuò)增。

影響CRM197免疫原性的因素包括糖蛋白比例、分子大小和佐劑的存在。比較研究表明，在作為某些抗原的載體時(shí)，CRM197與破傷風(fēng)類毒素在免疫原性方面無明顯差異，盡管CRM197可能增加局部反應(yīng)。CRM197結(jié)合物已證明相比某些替代載體具有增強(qiáng)的殺菌活性。CRM197的免疫原性已在不同年齡組中得到證實(shí)，在肺炎球菌疫苗研究中觀察到幼兒和較大兒童之間無明顯差異，且在免疫系統(tǒng)不成熟的嬰幼兒和免疫力衰退的老年人群中均顯示出益處。

CRM197與其他載體蛋白的比較評估

CRM197屬于一個(gè)載體蛋白家族，該家族包括破傷風(fēng)類毒素（TT）、白喉類毒素（DT）、外膜蛋白（OMP）和蛋白D。在多項(xiàng)綜述中，CRM197相對于這些替代品表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢和劣勢。白喉類毒素結(jié)合物通常比CRM197制劑的免疫原性低，而CRM197在多價(jià)結(jié)合物中降低多糖反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)低于破傷風(fēng)類毒素。

一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別在于疫苗干擾模式。使用破傷風(fēng)類毒素的多價(jià)結(jié)合物面臨更高的多糖反應(yīng)降低風(fēng)險(xiǎn)，而CRM197結(jié)合物雖然在此現(xiàn)象上風(fēng)險(xiǎn)較低，但可能誘導(dǎo)旁觀者干擾，影響Hib和乙型肝炎免疫反應(yīng)。這種權(quán)衡表明，載體選擇涉及平衡不同類型的免疫學(xué)效應(yīng)，而非確定一種普遍更優(yōu)的選項(xiàng)。

直接比較研究得出了不同的結(jié)果。CRM197被發(fā)現(xiàn)是一種比傳統(tǒng)類毒素更安全的無毒突變體，在作為PRP和MenACWY抗原的載體時(shí)，其免疫原性與破傷風(fēng)類毒素?zé)o明顯差異。然而，除非與白喉類毒素作為佐劑聯(lián)合使用，否則CRM197結(jié)合物相比外膜蛋白結(jié)合物的免疫原性較差。在某些應(yīng)用中，CRM197相比破傷風(fēng)類毒素賦予了增強(qiáng)的殺菌活性，而-20°C儲(chǔ)存則對基于CRM197的疫苗穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響。

CRM197對同時(shí)接種疫苗的影響因疫苗類型而異。雖然MenC-CRM使Hib抗體反應(yīng)降低了45%，但MenACWY-CRM使這些反應(yīng)增強(qiáng)了22%。破傷風(fēng)類毒素可增強(qiáng)T細(xì)胞輔助并提高Hib反應(yīng)，特別是在同時(shí)接種多種TT結(jié)合疫苗時(shí)。這些觀察結(jié)果挑戰(zhàn)了早期僅將干擾效應(yīng)歸因于載體蛋白本身的理論，表明疫苗組成、佐劑和結(jié)合特性在調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。

在Hib結(jié)合疫苗中，所有制劑均顯示出高保護(hù)效力，但有一個(gè)例外：PRP-D（白喉類毒素結(jié)合物）在疾病負(fù)擔(dān)高的美洲原住民人群中效力降低。PRP-OMP在單劑接種后具有效力，而PRP-T在加速接種方案下有效。這些比較未產(chǎn)生普遍推薦意見；相反，多個(gè)來源建議應(yīng)根據(jù)具體情況選擇載體蛋白，以優(yōu)化每種特定疫苗應(yīng)用的免疫反應(yīng)和安全性。載體蛋白的選擇需結(jié)合疫苗配方與應(yīng)用場景，而原料的規(guī)格與質(zhì)量是后續(xù)研究的基礎(chǔ)，曼博生物可提供不同等級的CRM197，滿足載體蛋白對比研究、疫苗配方優(yōu)化等各類需求。

CRM197的臨床效果和實(shí)際表現(xiàn)

基于CRM197的疫苗的臨床效果已在多個(gè)疾病靶點(diǎn)中得到更多記錄。對于肺炎球菌疾病，PNCRM7在符合方案集分析中顯示出97.4%的疫苗效力，在意向治療分析中對疫苗血清型引起的侵襲性肺炎球菌疾病的效力為89.1%。涉及211,565名參與者的上市后監(jiān)測顯示，PNCRM7的常規(guī)使用與5歲以下兒童侵襲性肺炎球菌疾病的明顯減少相關(guān)。針對所有中耳炎發(fā)作，PNCRM7的疫苗效力為6-7%。

CRM197疫苗的安全性總體良好。PNCRM7耐受性良好，不良事件特征與其他兒童疫苗相似。常見的局部不良事件是注射部位炎癥，而全身效應(yīng)主要為發(fā)熱性疾?。ā?8°C），通常無需治療即可自行緩解。比較研究指出，相對于破傷風(fēng)類毒素載體，CRM197結(jié)合物的局部反應(yīng)增加。

疫苗干擾模式因制劑而異。MenC-CRM使Hib抗體濃度降低45%，而MenACWY-CRM使這些反應(yīng)增強(qiáng)了22%。PNCRM7與乙型肝炎、口服脊髓灰質(zhì)炎、腦膜炎球菌寡糖蛋白結(jié)合物或b型流感嗜血桿菌疫苗同時(shí)接種，在臨床相關(guān)程度上不影響免疫原性。

對于包括HbOC（基于CRM197）在內(nèi)的Hib結(jié)合疫苗，臨床試驗(yàn)在多個(gè)人群中顯示出高保護(hù)效力。這些疫苗的有效性一直令人印象深刻，在疫苗覆蓋率高的地區(qū)有可能消除Hib疾病。這表明有意義的群體免疫效應(yīng)，盡管這些效應(yīng)在可用來源中未明確量化。

對CRM197結(jié)合物的評估顯示，相對于僅含多糖的疫苗，免疫反應(yīng)普遍改善或相當(dāng)。然而，關(guān)于疾病發(fā)病率降低、群體免疫效應(yīng)和長期保護(hù)的具體定量數(shù)據(jù)因疫苗類型而異，且未對所有CRM197應(yīng)用進(jìn)行全面報(bào)告。

CRM197的人群特異性因素

年齡是決定CRM197疫苗性能的關(guān)鍵因素。研究主要集中于3個(gè)月齡或更小的嬰兒、2歲以下的健康兒童以及較大兒童，另有針對60-64歲成人和住院老年人群的數(shù)據(jù)。這種年齡分布反映了結(jié)合疫苗的初始開發(fā)目標(biāo)：克服純多糖疫苗無法保護(hù)2歲以下嬰兒的缺陷。結(jié)合疫苗的益處既適用于免疫系統(tǒng)不成熟的嬰幼兒，也適用于免疫力衰退的老年人。

高風(fēng)險(xiǎn)和免疫受損人群在CRM197疫苗研究中受到特別關(guān)注。這些人群包括HIV導(dǎo)致的免疫受損者、系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者和無脾患者。在自然Hib疾病負(fù)擔(dān)高的美洲原住民人群中，疫苗性能因載體類型而異，代表了另一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)群體。需要特別考慮的人群還包括發(fā)展中國家的人群，疫苗在這些地區(qū)的影響可能與發(fā)達(dá)國家有所不同。

地理和人口統(tǒng)計(jì)學(xué)差異是疫苗反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因素。觀察到不同國家間幾何平均抗體濃度存在差異，在使用全細(xì)胞百日咳疫苗與CRM197結(jié)合物同時(shí)接種的國家，GMCs更高。發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家之間的區(qū)別在疫苗影響方面得到注意，發(fā)展中國家在降低死亡率方面的潛力大于預(yù)防發(fā)達(dá)國家中的致殘性感染。

先前暴露效應(yīng)和免疫史在綜述來源中較少提及。雖然研究討論了兒童接種策略和結(jié)合疫苗在基礎(chǔ)免疫系列中的重要性，但在可用摘要和全文中，關(guān)于先前白喉疫苗接種或其他先前暴露如何影響CRM197疫苗免疫原性的具體數(shù)據(jù)未得到全面的報(bào)告。

CRM197的知識(shí)空白和未來研究方向

在理解CRM197免疫原性方面存在若干根本性空白。不同CRM197結(jié)合疫苗對Hib抗體反應(yīng)影響的變異性表明，載體蛋白可能不是免疫變異性的主要驅(qū)動(dòng)因素。諸如Hib-TT分子大小、佐劑存在與否、糖蛋白比例和寡糖劑量等因素都可能影響反應(yīng)，但需要系統(tǒng)性研究。CRM197結(jié)合物誘導(dǎo)旁觀者干擾影響其他疫苗反應(yīng)的潛力仍未得到充分表征。

方法學(xué)局限性制約了當(dāng)前的理解。Voysey等人的系統(tǒng)綜述指出無法調(diào)整所有同時(shí)接種的疫苗和國家特異性差異。比較試驗(yàn)使用了不同人群和方案，限制了對相對載體效力的結(jié)論。由于某些替代載體的高分子量和缺乏GMP級可用性，其表征面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。當(dāng)前用于預(yù)測抗原與MHC-II結(jié)合的生物信息學(xué)算法仍不太全，限制了對載體蛋白功能的機(jī)制性理解。

多個(gè)領(lǐng)域需要進(jìn)一步研究。需要擴(kuò)展對結(jié)合過程如何影響疫苗結(jié)構(gòu)和免疫原性的理解。需要開發(fā)能夠避免CRM197和破傷風(fēng)類毒素相關(guān)干擾問題的新型載體蛋白，以實(shí)現(xiàn)兒童疫苗接種方案和組合的進(jìn)一步發(fā)展。蛋白載體本身作為保護(hù)性抗原的"被忽視的效價(jià)"的潛力尚未得到系統(tǒng)性探索。未來試驗(yàn)應(yīng)評估對多糖和載體組分的免疫原性。

關(guān)于理想使用的未解決的問題在多個(gè)維度上持續(xù)存在。需要解決的問題包括多種疫苗同時(shí)接種時(shí)的結(jié)合物干擾、血清型覆蓋范圍的擴(kuò)展、在特殊人群中的有效性，以及結(jié)合疫苗在發(fā)展中國家的實(shí)際應(yīng)用考慮。已明確呼吁建立新范式以理解CRM197在疫苗免疫原性和干擾中的作用。開發(fā)更安全更快速的多糖生產(chǎn)方法代表了推進(jìn)該領(lǐng)域的另一條途徑。

新興應(yīng)用包括探索CRM197用于新型治療性疫苗，如靶向藥物濫用的疫苗，以及合成多糖生產(chǎn)與新型結(jié)合方法相結(jié)合的潛力。蛋白載體提供雙重功能的概念——作為T細(xì)胞輔助表位和作為保護(hù)性抗原——為疫苗設(shè)計(jì)開辟了新可能性，這些可能性尚待充分利用。

CRM197綜述

現(xiàn)有證據(jù)揭示了CRM197疫苗性能的異質(zhì)性，這反映了結(jié)合疫苗免疫學(xué)的復(fù)雜性，而非方法學(xué)的不一致性。研究結(jié)果中的明顯矛盾——例如MenC-CRM抑制Hib反應(yīng)45%而MenACWY-CRM增強(qiáng)這些反應(yīng)22%——可以通過認(rèn)識(shí)到疫苗效應(yīng)取決于完整配方而非孤立的載體蛋白來調(diào)和。

三個(gè)關(guān)鍵因素解釋了觀察到的異質(zhì)性。其一，疫苗組成變量，包括糖蛋白比例、分子大小和佐劑存在，獨(dú)立于載體蛋白身份調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。其二，免疫學(xué)背景很重要：CRM197結(jié)合物在多價(jià)配方中顯示出降低多糖反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的潛力，相比破傷風(fēng)類毒素，但可能誘導(dǎo)旁觀者干擾影響特定疫苗組合。其三，人群特征——包括年齡、先前暴露和地理因素——調(diào)節(jié)疫苗反應(yīng)。

這些發(fā)現(xiàn)的臨床意義因應(yīng)用而異。對于侵襲性肺炎球菌疾病預(yù)防，基于CRM197的PNCRM7在符合方案集分析中達(dá)到了97.4%的效力，實(shí)際應(yīng)用中的有效性顯示出疾病負(fù)擔(dān)的明顯降低。對于Hib預(yù)防，基于CRM197的HbOC顯示出高保護(hù)效力，與使用替代載體的疫苗相當(dāng)，在覆蓋率高的地區(qū)足以消除疾病。然而，對于中耳炎這類較輕的結(jié)局，疫苗效力較為適中（6-7%），表明僅優(yōu)化載體蛋白無法克服預(yù)防黏膜定植的內(nèi)在局限性。

比較評估顯示沒有普遍更優(yōu)的載體蛋白。CRM197在安全性（無毒突變體）、降低多價(jià)配方中多糖反應(yīng)抑制風(fēng)險(xiǎn)以及某些應(yīng)用中增強(qiáng)殺菌活性方面具有優(yōu)勢。然而，它也顯示出劣勢，包括潛在的旁觀者干擾、某些配方中無佐劑時(shí)免疫原性差，以及在零下儲(chǔ)存溫度下的穩(wěn)定性問題。這種復(fù)雜性支持了應(yīng)根據(jù)具體情況選擇載體蛋白的共識(shí)，基于特定抗原、配方和目標(biāo)人群優(yōu)化免疫反應(yīng)和安全性。這種復(fù)雜性支持了應(yīng)根據(jù)具體情況選擇載體蛋白的共識(shí)，基于特定抗原、配方和目標(biāo)人群優(yōu)化免疫反應(yīng)和安全性，曼博生物中國直售的PeliCRM CRM197，適配各類CRM197結(jié)合疫苗的研發(fā)與生產(chǎn)全流程，您可以掃描下方圖片或者直接咨詢CRM197中國直售商-曼博生物了解更多關(guān)于CRM197相關(guān)信息。

參考文獻(xiàn)

1.Darkes, M. J. M., & Plosker, G. L. (2002). Pneumococcal Conjugate Vaccine (Prevnar???*; PNCRM7). Pediatric Drugs, 4(9), 609–630. 

2.Dagan, R., Poolman, J., & Siegrist, C. (2010). Glycoconjugate vaccines and immune interference: A review. Vaccine. 

3.Khatuntseva, E. A., & Nifantiev, N. E. (2022). Cross reacting material (CRM197) as a carrier protein for carbohydrate conjugate vaccines targeted at bacterial and fungal pathogens. International Journal of Biological Macromolecules, 218, 775–798. 

4.MacCalman, T. E., Phillips-Jones, M. K., & Harding, S. E. (2019). Glycoconjugate vaccines: some observations on carrier and production methods. Biotechnology and Genetic Engineering Reviews, 35(2), 93–125. 

5.Br?ker, M., Berti, F., Schneider, J., & Vojtek, I. (2017). Polysaccharide conjugate vaccine protein carriers as a “neglected valency" - Potential and limitations. Vaccine. 

6.Shinefield, H. (2010). Overview of the development and current use of CRM(197) conjugate vaccines for pediatric use. Vaccine. 

7.HEATH, P. T. (1998). Haemophilus influenzae type b conjugate vaccines: a review of efficacy data. The Pediatric Infectious Disease Journal, 17(Supplement), S117–S122. 

8.Voysey, M., Sadarangani, M., Clutterbuck, E., Bolgiano, B., & Pollard, A. J. (2016). The impact of administration of conjugate vaccines containing cross reacting material on Haemophilus influenzae type b antibody responses in infants: A systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials. Vaccine, 34(34), 3986–3992. 

9.Pichichero, M. E. (2013). Protein carriers of conjugate vaccines: Characteristics, development and clinical trials. Human Vaccines & Immunotherapeutics, 9(12), 2505–2523.