TLR8激活剂在结核病蛋白亚单位疫苗中的佐剂作用及机制研究

Species specificity is significant in the case of toll like receptor 8, as murine Tlr8 is functionally different from human TLR8. So mice was not suitable for the in vivo research of TLR8 function. In our early research, we have obtained a transgene mice whose monocytes express human TLR8. In this program, we will combine TLR8 agonist with Mycobacterial antigen to formulate a subunit vaccine. The formula is to be innoculated into the transgene mice in different ways, and the protective effect is to be monitored. The possible mechanism is to be explored by different methods, such as IFNαR1 antibody block assay and BMDM in vitro stimulation. The key scientific question is whether specifically activation of TLR8 pathway could enhance the protective effect of tuberculosis subunit vaccine. Our goal is to verify the adjuvant role of TLR8 agonist in the tuberculosis subunit vaccine and to discover the mechanism behind. This program will provide reference to the future application of TLR8 agonist in other disease vaccines beside tuberculosis, and in combination with other types of adjuvants.

小鼠Tlr8在功能上与人TLR8存在显著差异，不适合用于TLR8功能的体内研究。因此，我们制作并获得了单核细胞特异表达人TLR8的转基因小鼠。在本项目中，我们将以TLR8激活剂为佐剂，与结核分枝杆菌抗原组合为疫苗，通过不同免疫途径接种转基因小鼠，检测其对保护性免疫的作用，并通过IFNαR1抗体阻断和分离骨髓来源巨噬细胞体外刺激等方法探索其作用机制。关键的科学问题是：特异性激活TLR8信号通路能否增强结核病蛋白亚单位疫苗的免疫保护效果？研究目标是明确TLR8激活剂是否适合作为结核病蛋白亚单位疫苗的佐剂使用，并发现TLR8通路的活化增强抗原免疫效果的机制，为TLR8激活剂作为佐剂在其他疾病疫苗中的使用，以及与其他类型佐剂进行组合搭配使用积累数据，储备理论和拓宽思路。

作为一种重要的Toll样受体，TLR8在很多疾病的发生发展中起到重要作用。科研人员不断地合成出新的特异性更好的TLR8激活剂，因为如同TLR4、TLR9激活剂一样，TLR8激活剂有很好的应用前景，如免疫调节和治疗，及疫苗佐剂等。基于结核病动物模型，本项目对TLR8研究中存在的几个重点问题进行了有成效的探索。一是TLR8与TLR7同源性高，功能较类似，主要识别胞内病毒ssRNA，细菌RNA（如金黄色葡萄球菌），也可识别自身单链RNA（如mtRNA，与自身免疫性疾病相关）。利用最近发现的特异性更强的新小分子激动剂如TL8-506等，更精确研究TLR8的功能和机制。二是小鼠TLR8被认为是无功能的，至少是与人不同的。TLR8 激活剂并不能在小鼠体内引起与人类似的信号通路和应答。因此，缺乏合适的体内实验动物模型，也是影响对TLR8功能和机制认识的重要因素之一。对于以上问题，我们建立了单核细胞特异表达human TLR8的小鼠模型，从而得以对这一重要的Toll样受体在结核分枝杆菌感染和免疫中的作用展开一系列体内和体外研究。我们发现单核细胞特异表达human TLR8的小鼠在感染结核菌后，肺组织荷菌量比野生型小鼠显著增加，证明human TLR8的激活加重了体内结核感染进程。我们还首次将最新的TLR8激活剂TL8-506用于动物体内研究。将结核抗原ESAT6和human TLR8激活剂TL8-506通过氢氧化铝吸附结合，通过初免加强方式免疫小鼠，我们发现human TLR8激活剂能够显著加强结核抗原以及其他抗原诱导的免疫记忆和免疫应答，增强对结核菌攻击的保护力。并通过Ifnar1基因敲除小鼠进一步阐明了I型干扰素通路在这种增强的免疫记忆和免疫应答中起重要作用。我们通过本项目的实施，对human TLR8相关的若干重要问题进行了比较系统的研究，获得了较多的体内实验数据。研究主线沿着疫苗佐剂效果展开，初步明确了TLR8激活剂可作为结核病蛋白亚单位疫苗的候选佐剂，发现了TLR8通路的活化增强结核抗原免疫效果的机制，为TLR8激活剂作为佐剂在其他疾病疫苗中的使用，以及与其他类型佐剂进行组合搭配使用积累了数据，拓宽了思路。