【文獻閱讀】為啥重組帶狀皰疹疫苗誘發更高的免疫保護力？糖蛋白E的糖基化特征是關鍵

水痘-帶狀皰疹病毒（Varicella-Zoster Virus, VZV）是一種人類皰疹病毒，初次感染引起水痘，病毒潛伏后可再激活引發帶狀皰疹（Herpes Zoster, HZ）。為預防HZ，目前有兩種疫苗：減毒活疫苗Zostavax?和重組亞單位疫苗Shingrix?。盡管Zostavax?為活疫苗，理論上應誘導更強的免疫反應，但臨床數據顯示，Shingrix?在保護效力上顯著優于Zostavax?，尤其在老年人群體中表現更為穩定。Shingrix?的主要抗原為VZV的糖蛋白E（glycoprotein E, gE），其表達系統為中國倉鼠卵巢細胞（CHO-K1），而Zostavax?則在人胚肺成纖維細胞中生產。

瑞典哥德堡大學薩赫格倫斯卡學院Rickard Nordén博士領銜的研究團隊首次解析了重組帶狀皰疹疫苗Shingrix?關鍵抗原——水痘-帶狀皰疹病毒（VZV）糖蛋白E（gE）的完整糖基化圖譜，并發現其“低糖”特征正是該疫苗高效力的秘密之一。相關成果已發表于最新一期Int. J. Mol. Sci.（國際分子科學雜志）。由于糖基化是病毒蛋白的重要翻譯后修飾，可能影響其免疫原性，作者推測兩種疫苗中gE的糖基化差異可能是其免疫效力差異的關鍵因素之一。

主要結果

本研究系統分析了在CHO細胞中表達的重組gE（gEHP）的糖基化特征，并探討了O-連接糖基化對B細胞表位識別的影響。主要發現如下：

1. 糖基化位點與結構差異：通過液相色譜-質譜聯用（LC-MS/MS）技術，研究發現gEHP在CHO細胞中表達的O-連接糖基化程度顯著低于在人成纖維細胞中表達的gE（gEL）。gEHP的O-連接糖基化主要集中在三個區域（GC-I、GC-II、GC-III），糖鏈結構以核心1型（Galβ3GalNAcα1-O-）為主，且多為單或雙唾液酸化形式。此外，gEHP中還存在少量非人源唾液酸（NeuGc）和O-乙酰化唾液酸（NeuAc(Ac)）。

2. 糖基化對抗體識別的影響：通過酶解去除糖鏈并進行ELISA實驗，發現去除N-連接和O-連接糖鏈后，gEHP與VZV陽性人血清的反應性分別下降約8%，兩者聯合去除則下降17%，提示糖基化在一定程度上增強了gE的抗原性。

3. 糖基化對B細胞表位的調控作用：利用合成肽段和糖肽微陣列技術，研究進一步發現O-連接糖基化對gE的B細胞表位識別具有雙向調控作用。一方面，在某些區域（如GC-I），糖基化抑制了抗體結合；另一方面，在MLD區域（如GC-III），特定糖基化位點的存在反而增強了抗體識別。這種調控作用在不同個體血清中表現出一致性，提示糖基化可塑造個體間不同的免疫識別譜。

4. 疫苗效力差異的潛在機制：作者提出，Shingrix?中gE的糖基化程度較低，可能使其B細胞表位更充分暴露，從而誘導更強的抗體反應。而Zostavax?中gE糖基化更密集，可能遮蔽了部分關鍵表位，限制了免疫反應的廣度。此外，CHO細胞表達的gE存在糖基化異質性，可能使其具備更廣的抗原覆蓋能力，適應不同個體的免疫識別特征。

Figure 2. Schematic drawing of varicella zoster virus (VZV) gE, gEL, and gEHP with an outline of the glycan compositions and positions on the peptide sequence of gEHP as determined by mass spectrometry in the present study. Three O-linked glycan epitope clusters (GC) of sialylated core 1 O-linked glycans and one complex type N-linked glycan were found. Two O-linked glycans were situated within the linear B cell epitope (green) [29] while the largest cluster of O-linked glycans was found in the mucin-like domain (MLD) (yellow) close to the transmembrane domain (purple). For gEHP, neither the IDE domain (red) nor the gI-binding domain (blue) contained any glycans, while O-linked glycans were found in the corresponding domains of gEL

研究意義

本研究首次系統揭示了重組gE在CHO細胞中的糖基化特征，并明確了O-連接糖基化對VZV gE B細胞表位識別的調控作用。研究結果為解釋Shingrix?優于Zostavax?的免疫效力提供了分子層面的解釋，強調了糖基化在疫苗設計中的關鍵作用。尤其值得注意的是，O-連接糖基化不僅影響抗原的物理可及性，還可能通過形成“糖肽表位”直接參與抗體識別，這為疫苗抗原的優化提供了新的思路。

此外，該研究還提示，在開發針對其他包膜病毒（如埃博拉病毒、寨卡病毒等）的亞單位疫苗時，合理設計和控制糖基化模式可能成為提升疫苗效力的重要策略。未來研究可進一步探討不同表達系統對糖基化模式的調控機制，并在動物模型中驗證糖基化改造對疫苗保護效果的影響。

綜上所述，本研究不僅深化了我們對VZV疫苗免疫機制的理解，也為基于糖基化調控的疫苗設計提供了理論依據和實驗支持，具有廣泛的疫苗學意義。