台灣:靈芝多醣可提高腸病毒A71型和D68型二價黏膜疫苗的免疫保護力,降低實驗動物重症和死亡威脅

2023年底臺灣大學江伯倫教授、林郁里副研究員等發表論文證明,靈芝多醣PS-G能增強鼻滴式腸病毒A71型和D68型二價疫苗誘發的黏膜免疫,大幅降低這兩種腸病毒對幼鼠的死亡威脅。「以靈芝多醣PS-G為佐劑的鼻滴式腸病毒二價疫苗」可以用無痛的接種方式,同步提升黏膜免疫和全身性免疫,防止腸病毒A71型和D68型的致命攻擊,顯然為新一代腸病毒疫苗刻畫出理想的藍圖,也為靈芝多醣作為疫苗佐劑的安全性與有效性再添一枚徽章。

文/吳亭瑤

20240530-0


經由腸胃道和呼吸道感染人類的腸病毒(enterovirus,簡稱EV)有很多種,雖然大部分引發的都是輕症,但仍有少數會造成腦膜炎、腦炎、急性無力肢體麻痺(acute flaccid paralysis)、急性無力脊髓炎(acute flaccid myelitis)等嚴重的神經系統症狀或導致死亡。像是腸病毒A71型(EV-A71,即過去所說的腸病毒71型)和近十年病例激增的D68型(EV-D68)就是造成重症的兩大病毒型別,也是科學家在研發腸病毒疫苗時主要的防範對象。

2020年,臺灣大學醫學院免疫學研究所江伯倫教授、臺大醫院醫學研究部林郁里副研究員等已經證明,靈芝多醣PS-G可大幅提高鼻滴式腸病毒A71型單價疫苗的免疫保護力;2023年底,該團隊發表在《Journal of Biomedical Science》(生醫科學雜誌)的論文則進一步證明,靈芝多醣PS-G亦能增強鼻滴式腸病毒A71型和D68型二價疫苗誘發的黏膜免疫,大幅降低這兩種腸病毒對幼鼠的死亡威脅。

 

腸病毒二價疫苗+靈芝多醣PS-G
→滴入鼻腔刺激黏膜免疫

本研究的二價疫苗是以滅活(死掉)的腸病毒A71型和D68型作為誘發免疫系統產生抗體的抗原;添加在疫苗中用來刺激免疫反應、提高疫苗效果的佐劑,則是以特定流程提取自靈芝子實體熱水萃取物的靈芝多醣PS-G(polysaccharide purified from Ganoderma lucidum)。

PS-G是含有5%蛋白質的β-D-glucan(β葡聚醣),分子量近15萬,具有β(1→3)鍵結主鏈與β(1→6)鍵結分支的基本結構,先前已被證實可以加速树突细胞活化(正确辨识和处理病原体)和成熟(正确激发后续的免疫反应),进而通过T細胞提升免疫系统抗感染和抗肿瘤的能力。

接種方式是從鼻孔慢慢滴入12 μL的疫苗滴劑(每個鼻孔各6 μL),內含滅活的腸病毒A71型和D68型各2.5 μg(腸病毒二價疫苗),添加靈芝多醣為佐劑者另外加入10 μg的PS-G(靈芝多醣PS-G+腸病毒二價疫苗)。每三週接種一劑,總共接種三劑,接種完最後一劑隔兩週檢測疫苗誘發的免疫力。

實驗同時以20 μg的人用佐劑CpG取代PS-G的位置(對照佐劑CpG+腸病毒二價疫苗組)用來比較PS-G的效果,並設有空疫苗組(有接種動作,但滴入小鼠鼻腔的是生理食鹽水),模擬沒有疫苗保護的情形。

 

靈芝多醣PS-G可提升
腸病毒二價疫苗誘發的免疫力

結果發現,在同樣實驗條件下,比起未添加佐劑,或有CpG佐劑相助的腸病毒二價疫苗,接種「靈芝多醣PS-G+腸病毒二價疫苗」的小鼠:

● 黏膜——專一性抗體的數量較多:唾液(口腔黏膜)、鼻腔沖洗液和支氣管肺泡沖洗液(呼吸道黏膜)、糞便(腸道黏膜)的專一性IgA和IgG抗體數量明顯提升,顯示黏膜系統築起的免疫防線抵擋病毒入侵的能力較好(圖1)。

● 血清——抗體中和病毒的能力較強:血清裡的專一性IgA和IgG抗體數量也明顯增加,抗體中和病毒(與病毒結合阻其感染細胞)的能力也比較強,而且對多種基因亞型的腸病毒A71型和D68型有廣泛中和作用,顯示即使病毒進到體內馬上被抗體攔截的機會較高(圖2)。

● 脾臟——免疫細胞的反應較快較好:脾臟中負責製造專一性IgA和IgG抗體的細胞(B細胞)較多,脾細胞被腸病毒A71型或D68型刺激後增生的專一性T細胞(專門對付這兩種腸病毒的T細胞)和分泌的抗病毒細胞激素IFN-γ(干擾素)、IL-17(介白素17)也明顯比較多,顯示對於那些入侵得逞的病毒,免疫系統啟動後勤支援圍勦病毒的效率較高(圖3)。

20240530-1

圖1 小鼠完整接種疫苗兩週後,各部位黏膜對病毒的專一性抗體:添加靈芝多醣PS-G的疫苗效力(紅色)明顯優於其他組別。(註:本文圖表中的*p < 0.05、**p < 0.01和***p < 0.001表示兩組相比有顯著性差異,p值愈小代表兩組差異性愈大,以下兩圖皆同。)

 

20240530-2

圖2 小鼠完整接種疫苗兩週後,血清裡病毒專一性抗體的數量和抗體對不同基因亞型腸病毒的中和能力:添加靈芝多醣PS-G的疫苗效力(紅色)明顯優於其他組別。

 

20240530-3

圖3 小鼠完整接種疫苗兩週週後,(A、B)脾臟中抗體生成細胞的數量與(C、D)脾臟細胞被抗原(滅活病毒)誘發T細胞增生與細胞激素分泌的情形:添加靈芝多醣PS-G的疫苗效力(紅色)明顯優於其他組別。

 

靈芝多醣PS-G可提高
腸病毒二價疫苗對生命體的保護力

為了確認疫苗誘發的免疫力真能對抗病毒,研究者還做了另一個動物實驗,也就是把完整接種「腸病毒二價疫苗」或「靈芝多醣PS-G+腸病毒二價疫苗」兩週後的小鼠血清,從腹腔注射到兩天大的幼鼠體內,六小時後再從腦內注入致死劑量的腸病毒D68型或A71型,持續觀察十四天。

結果發現,這兩種血清都能幫助幼鼠對抗腸病毒D68型和A71型,但接受「接種過靈芝多醣PS-G+腸病毒二價疫苗的小鼠血清」的幼鼠受到的保護程度更高:不只大腦、脊髓、肌肉等重症相關部位的病毒量明顯較少,健康狀況也媲美未感染的幼鼠或是能從虛弱的病態中快速康復(而不是惡化成肢體無力或麻痺),存活率更達到百分之百(圖4)。

20240530-4

圖4 初生幼鼠注射「疫苗小鼠血清」後的抗病毒能力:接受「靈芝多醣PS-G+腸病毒二價疫苗血清」的幼鼠受到的保護(咖啡色圖示)明顯優於其他組別:重症率較低、存活率較高、病毒感染量較少。

 

有靈芝多醣助陣的腸病毒疫苗
免疫力環環相扣,保護力不打折扣

理想上疫苗最好可以同步啟動黏膜免疫反應和全身性免疫反應,因為前者可以強化呼吸道、口腔和腸道的黏膜屏障,抵擋病毒入侵;後者可以提高血液循環中的抗體和白血球數量,中和入侵體內的病毒。然而目前絕大多數的疫苗都是肌肉或皮下注射劑型,只能誘發全身性免疫反應;至於透過刺激黏膜(如鼻黏膜)誘發的免疫反應則有不夠強大的問題,使得佐劑的選擇被視為是突破困境的契機。

現有的(包括台灣在2023年七月獲准提供給兩個月到六歲孩童自費施打的兩支)腸病毒疫苗就都是肌肉注射型,而且只有腸病毒A71型的疫苗,尚無可能在未來變成主流的腸病毒D68型的疫苗。因此在本研究勝出的「以靈芝多醣PS-G為佐劑的鼻滴式腸病毒二價疫苗」,可以用無痛的接種方式,同步提升黏膜免疫和全身性免疫,防止腸病毒A71型和D68型的致命攻擊,顯然為新一代腸病毒疫苗刻畫出理想的藍圖,也為靈芝多醣作為疫苗佐劑的安全性與有效性再添一枚徽章。

佐劑長期以來被用於疫苗中,用來促進免疫反應、減少疫苗劑量和生產成本。儘管至今已經開發許多疫苗佐劑,但經常因為功效有限或副作用而在應用上受到限制,使得開發安全有效的新型疫苗佐劑具有重要意義。

從直接補充廣泛調節免疫力,到搭配疫苗精準增強免疫力,來自靈芝子實體的靈芝多醣可說是名符其實的歷久彌新、日新又新。且讓我們一面期待有靈芝多醣助陣的黏膜疫苗,一面先用手動模式幫助幼小的健康多添一層保護,應對病毒來襲的現在進行式。畢竟不怕一萬只怕萬一,只有先過眼前關,才有將來可以仰望啊!

〔資料來源〕Yu-Li Lin, et al. A novel mucosal bivalent vaccine of EV-A71/EV-D68 adjuvanted with polysaccharides from Ganoderma lucidum protects mice against EV-A71 and EV-D68 lethal challenge. J Biomed Sci. 2023;30(1):96.

⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

【附註1】穿透式電子顯微鏡下的腸病毒A71型和D68型病毒顆粒

腸病毒A71型的病毒顆粒直徑約33–35 nm,腸病毒D68型的病毒顆粒直徑約30 nm,後者有些病毒顆粒因為缺少單股RNA (病毒自我複製所需的遺傳物質)以致看起來像空心的。

20240530-5

(左圖/Wikimedia Commons;右圖/Viruses. 2018 Jan 30;10(2):58.

 

【附註2】急性無力肢體麻痺(AFP)vs. 急性無力脊髓炎(AFM)

急性無力肢體麻痺(Acute Flaccid Paralysis,簡稱AFP)泛指任何突發性的局部肢體無力,其原因可能來自環境毒素(如神經毒性蛇毒、蜱蟲叮咬)、遺傳條件和病毒感染;急性無力脊髓炎(也稱急性弛緩性脊髓,acute flaccid myelitis,簡稱AFM)則是一種特殊的AFP,因病毒感染(如腸病毒D68型或A71型)引起脊髓灰質發炎而使身體肌肉和反射變弱所導致,樣似小兒麻痺的症狀,患者超過九成以上是幼兒,絕大部分在發作前不久會出現輕微的呼吸道症狀或發燒。

20240530-6

https://www.cdc.gov/acute-flaccid-myelitis/about-afm.html