疫苗是人類醫(yī)學(xué)的歷史中偉大的成就之一，每年挽救全球數(shù)百萬生命。結(jié)合疫苗在當(dāng)下疫苗體系中占據(jù)重要位置，該技術(shù)可以引導(dǎo)人體形成免疫記憶，適配不同人群使用。CRM197（白喉毒素?zé)o毒突變體）是應(yīng)用成熟的疫苗載體蛋白，多款上市疫苗均采用該原料，其中包含輝瑞13價(jià)肺炎疫苗、默沙東Hib疫苗、葛蘭素史克流腦疫苗等產(chǎn)品。依托大腸桿菌開展重組表達(dá)后，重組CRM197優(yōu)化了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，在安全性與使用效果上實(shí)現(xiàn)提升，為疫苗研發(fā)工作打下扎實(shí)基礎(chǔ)。

一、基因?qū)用娓脑?，降低安全隱患

安全是疫苗研發(fā)的核心要求。CRM197的安全屬性，來源于自身特殊的分子結(jié)構(gòu)。天然白喉毒素具備ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶活性，會(huì)干擾宿主細(xì)胞正常運(yùn)轉(zhuǎn)。CRM197發(fā)生G52E單點(diǎn)突變，第52位甘氨酸替換為谷氨酸，酶活性位點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)隨之改變，毒素活性隨之消失。

X射線晶體結(jié)構(gòu)檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，大腸桿菌表達(dá)的重組CRM197，與白喉?xiàng)U菌C7菌株產(chǎn)出的CRM197空間結(jié)構(gòu)基本一致（RMSD<0.17?）。蛋白內(nèi)部C186-C201、C461-C471兩組二硫鍵均可正常形成，A、B蛋白片段結(jié)構(gòu)保持完整。

圖1. CRM197 GLU52突變位點(diǎn)示意圖

G52E突變改變活性位點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)，去除毒素活性，同時(shí)保留原有免疫相關(guān)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)白喉類毒素需要經(jīng)過甲醛脫毒處理，該工藝會(huì)帶來甲醛殘留問題，還會(huì)改變蛋白空間結(jié)構(gòu)，破壞抗原表位。重組CRM197依靠基因編輯實(shí)現(xiàn)脫毒，無需甲醛參與，蛋白內(nèi)部的T細(xì)胞、B細(xì)胞表位均可完整保留。

上海曼博生物推出的重組CRM197，依托大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)，培養(yǎng)成分配比明確，不含動(dòng)物源相關(guān)物質(zhì)，減少外源病原體污染的可能性，適配嬰幼兒疫苗、長(zhǎng)效給藥類治療疫苗的開發(fā)工作。

二、合理激活免疫體系，發(fā)揮載體作用

一款適配疫苗研發(fā)的載體，除安全屬性外，還需要助力抗原發(fā)揮作用。CRM197內(nèi)部含有T輔助細(xì)胞表位，可以作用于樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等抗原呈遞細(xì)胞。

2023年《International Journal of Biological Macromolecules》發(fā)布的研究資料顯示，CRM197與多肽偶聯(lián)后，可借助TLR4/NF-κB通路作用于巨噬細(xì)胞，提升MHCI類、MHCII類分子，以及CD80、CD86共刺激分子的表達(dá)水平?？乖蔬f細(xì)胞被激活后，會(huì)推動(dòng)初始T細(xì)胞完成分化，生成效應(yīng)T細(xì)胞與記憶T細(xì)胞，同時(shí)輔助B細(xì)胞合成抗體，構(gòu)建人體免疫防護(hù)體系。

重組CRM197表面分布大量賴氨酸殘基，這類基團(tuán)未在生產(chǎn)過程中被修飾，可結(jié)合己二酸二酰肼、sulfo-SMPB等接頭分子，與多糖、多肽、各類蛋白完成偶聯(lián)。對(duì)比白喉類毒素，重組CRM197與傷寒Vi多糖結(jié)合后，產(chǎn)物形態(tài)更為均一，更易被人體免疫細(xì)胞識(shí)別。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，CRM197偶聯(lián)Vi多糖制成疫苗后，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)抗體水平，比單純使用Vi多糖高出10-12倍。完成二次免疫后，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物抗體含量出現(xiàn)上升趨勢(shì)，符合世衛(wèi)組織針對(duì)傷寒結(jié)合疫苗的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這類表現(xiàn)屬于T細(xì)胞依賴性免疫應(yīng)答特征，能夠幫助人體留存免疫記憶。

三、多維度對(duì)比：重組CRM197與傳統(tǒng)載體蛋白

目前疫苗研發(fā)常用載體包含白喉類毒素、破傷風(fēng)類毒素以及CRM197，下文從多個(gè)維度進(jìn)行對(duì)比：

多次接種場(chǎng)景下，破傷風(fēng)類毒素容易引發(fā)載體相關(guān)免疫反應(yīng)，影響疫苗整體效果。CRM197誘導(dǎo)的抗白喉抗體含量適中，不會(huì)對(duì)目標(biāo)抗原產(chǎn)生過多干擾，適合多價(jià)疫苗、多針次疫苗的研發(fā)。

圖2. CRM197與白喉類毒素結(jié)合結(jié)構(gòu)對(duì)比

上：CRM197與多糖結(jié)合后，結(jié)構(gòu)分布均勻；下：白喉類毒素與多糖結(jié)合后，呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分布不均

四、重組CRM197，助力疫苗研發(fā)落地

重組CRM197（貨號(hào)：MPL-121）由大腸桿菌原核體系生產(chǎn)，生產(chǎn)流程遵循GMP管理要求，每一批次產(chǎn)品都會(huì)完成多項(xiàng)理化、生物檢測(cè)。

產(chǎn)品相關(guān)特點(diǎn)：

1. 純度達(dá)標(biāo)：經(jīng)HPLC檢測(cè)，蛋白純度高于95%，樣本內(nèi)蛋白聚體、降解產(chǎn)物占比低；

2. 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定： T細(xì)胞、B細(xì)胞表位完整保留；

3. 結(jié)合能力穩(wěn)定：表面賴氨酸基團(tuán)狀態(tài)正常，可穩(wěn)定完成各類抗原偶聯(lián)；

4. 生物屬性安全：不含動(dòng)物源物質(zhì)，無甲醛殘留，內(nèi)毒素指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)；

5. 批次統(tǒng)一：規(guī)?；a(chǎn)模式下，不同批次產(chǎn)品參數(shù)波動(dòng)小，可支撐實(shí)驗(yàn)室研究與商業(yè)化生產(chǎn)。

白喉毒素?zé)o毒突變蛋白目前應(yīng)用于細(xì)菌性疫苗、病毒疫苗、腫瘤疫苗等多個(gè)研究方向，得到眾多科研機(jī)構(gòu)、制藥企業(yè)的認(rèn)可。

結(jié)語(yǔ)

疫苗是守護(hù)公眾健康的重要防線，載體蛋白的品質(zhì)，會(huì)影響疫苗的整體表現(xiàn)。重組CRM197依托基因改造獲得安全屬性，同時(shí)可以配合抗原激活人體免疫體系，適配多種疫苗研發(fā)場(chǎng)景。上海曼博生物持續(xù)提供重組CRM197白喉毒素?zé)o毒突變蛋白，攜手行業(yè)伙伴推進(jìn)疫苗研發(fā)工作，助力公共衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] JIANG S, NAN F, ZHANG S, et al. CRM197-conjugated multi antigen dominant epitope for effective human cytomegalovirus vaccine development[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2023, 224: 79-93.

[2] MISHRA R P N, YADAV R S P, JONES C, et al. Structural and immunological characterization of E. coli derived recombinant CRM197 protein used as carrier in conjugate vaccines[J]. Bioscience Reports, 2018, 38(5): BSR20180238.

本文基于重組CRM197公開資料由其中國(guó)提供商上海曼博生物整理，用于科研信息分享、實(shí)驗(yàn)參考等。上海曼博生物可提供重組CRM197、CRM197疫苗載體蛋白、白喉毒素?zé)o毒突變蛋白、重組CRM197（貨號(hào)：MPL-121）、結(jié)合疫苗載體蛋白、細(xì)菌性疫苗、病毒疫苗、腫瘤疫苗及疫苗研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品與技術(shù)支持，助力疫苗研發(fā)、抗原偶聯(lián)、結(jié)合疫苗開發(fā)和商業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。可掃描下方圖片訪問曼博生物網(wǎng)站查看CRM197具體信息。