德克萨斯大学的研究人员开发了能增强多种疫苗效力的61个基因工程菌，包括流感疫苗、百 日咳疫苗、霍乱疫苗和HPV疫苗。这项研究发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。
佐剂是添加到疫苗中促进人体免疫应答的物质，这项研究对大肠杆菌E. coli菌株进行了基因工程改造，以 便将其作为更有效的佐剂。该研究有望彻底转变疫苗设计现状。
“铝盐作为唯一佐剂的历史有七十年，” 德克萨斯大学自然科学学院生物副教授Stephen Trent说。“我 们并不完全了解铝盐起作用的原因，此外铝盐也存在着局限。四年前，FDA批准了第一个生物学佐剂。而我 们的这项研究在此基础上更进一步，能够更有目的性地设计疫苗。”
佐剂是在疫苗商业化生产的早期被发现的，当时人们注意到受污染的疫苗批次反而比未受污染的更加有效 。
“这被称为免疫学中‘肮脏的小秘密’，” Trent说。“疫苗被污染，却能引发更好的免疫应答。” 研究 人员由此意识到，可以有意添加污染物(佐剂)来产生组合效应。
灭活/减毒的细菌/病毒是疫苗的主要成分，使机体免疫系统“学会”识别病原体并产生相应抗体。而佐剂 能触发更广泛的免疫应答，使血流循环中出现更多免疫物质并学会识别病原体，日后免疫系统再碰到这类 病毒/细菌时就能更有效地武装起来。
七十年来，世界上几乎所有的疫苗都用铝盐作为佐剂。2009年，FDA批准了人乳头瘤病毒HPV的一个新疫苗 ，该疫苗采用经修饰的内毒素分子作为新型佐剂。内毒素分子出现在许多细菌的表面，具有一定的危险性 。人类演化了数百万年的免疫系统能够快速检测和应答内毒素，因此内毒素会立即触发机体的红色警报。
“有些类型的内毒素会使人致命，” Trent说。“而被称为MPL的这种新佐剂只是内毒素的一小段，且经过 仔细修饰，能够触发免疫应答又不会使反应过度。”
Trent及其同事在这一基础上进行了拓展，他们放弃内毒素的惰性片段，而直接对大肠杆菌E. coli进行基 因工程改造，使细胞表面表达多种所需的内毒素组合。
“这61种大肠杆菌各具有不同的表面特征，”文章第一作者，Trent实验室的博士生Brittany Needham说。 “它们的内毒素表面结构在任何情况下都是安全的，而且还能通过多种途径与免疫系统相互作用。由此， 我们获得了多种疫苗的潜在佐剂，可供进一步试验。”
其中有些内毒素组合与霍乱疫苗配合最好，有些更适合百日咳疫苗，还有些可用于未来的HIV疫苗。随着更 多基因工程菌的改造和测试，以及对佐剂-免疫系统互作的进一步了解，研究人员相信他们能够对这类佐剂 进行更精确地微调。
“我们正处于疫苗设计新时代的黎明，” Trent说。“很长时间以来疫苗学实际上是一个不断试错的领域 ，就像个黑盒子。我们知道特定物质起作用，我们也知道特定疫苗有特定的副作用，但我们不完全清楚这 其中的原因。现在这一切正在改变。”
Trent指出这一系统的优势还在于，一个E. coli能够表达多种疾病的抗原，从而介导多重效应。“这说明 ，一个疫苗可能同时针对多种病原菌提供保护，” Trent说。
Trent及其同事正在进行第二轮的基因工程研究，他们已为这一系统申请了临时专利，希望能够找到合作伙 伴以开展临床试验。