Killed but metabolically active microbes: a new vaccine paradigm for eliciting effector T-cell responses and protective immunity.

Nature Medicine 11: 853 - 60, 2005

Speaker : 藍保欣                        Time : 2005/11/2 13:10~ 13:50

Commentator : 黎煥耀 老師               Place : Room 601

細胞內致病原(intracellualr pathogen)對於國際生物醫學發展仍然是一個挑戰，像是愛滋病，瘧疾等都是屬於這類型的疾病。而此類疾病疫苗的研發目前都遇到了一些問題，就是利用死致病原所製成的疫苗無法有效引起細胞免疫(cellular immunity)的產生，所以沒有非常有效的效果，而利用活致病原所製成的減毒疫苗，雖然可以引起細胞免疫的產生，但是其所負擔的風險也很大，所以積極研發更安全的減毒疫苗便是目前的主要研究方向。

本篇作者便是在死疫苗以及減毒疫苗當中創新了一種介於生與死之間的疫苗，此種致病原雖然活著但是卻無法增殖，所以兼具死疫苗的安全性跟活疫苗的有效性。主要的策略是利用一株李斯特菌(Listeria monocytogenes)的突變株，此突變株的特色是其對於紫外線所造成之DNA傷害的修補機制相關的重要蛋白質其基因(uvrAB)產生突變，而無法產生此蛋白質，導致其無法順利修補DNA傷害，因此無法有效的修補這些DNA傷害。接著作者使用了psoralen和長波長之紫外線，經過這兩種處理，李斯特菌的雙股DNA之間會產生鍵結(crosslink)，進而造成DNA傷害，而這些李斯特菌因為無法有效修補此DNA傷害，所以在複製時DNA無法有效分裂，導致其增殖受到限制，因此可提高其安全性。此外在經過psoralen以及紫外線處理之後，雖然DNA之間會產生鍵結，但是只要使用適當的劑量，便可以抑制DNA的分裂，但是不影響到新陳代謝的能力，像是正常合成蛋白質的能力，而李斯特菌在我們長久研究以來，一直被認為是一種能有效引起細胞免疫的細胞內致病原，所以如果利用李斯特菌為載體，攜帶其他致病原的蛋白質，配合psoralen以及紫外線處理，也許能有效引起對此蛋白質有專一性的細胞免疫反應，以達到減毒疫苗的效果，同時也能有效控制致病原的增殖，大大提升了其安全性。

而關於實驗設計及流程部分，作者首先將卵白蛋白(OVA)當做抗原，放入當作載體的李斯特菌中去表現，接著利用psoralen和紫外線去處理這些李斯特菌，找出了最適當的劑量。發現uvrAB基因有突變的李斯特菌比起野生型所需要的處理劑量低很多，而且經過蛋白質電泳(分析整體蛋白質合成的能力)以及型態分析(包括細胞分裂以及正常感染宿主細胞的能力)，都發現突變株由於只需要低劑量的減毒處理，所以其整體新陳代謝能力比起野生型，比較不會受到影響，所以在抑制其增殖的同時又能有效保留其合成蛋白質以及有效感染宿主細胞的能力。接著作者在in vivo和 in vitro都證明了此突變株能有效引起對OVA有專一性的細胞免疫反應，主要是觀察IFN-g以及CD8⁺ T cell的活化。接著將李斯特菌攜帶的蛋白質改成病毒以及癌細胞的抗原來測試，或是單純拿突變株來預防野生型李斯特菌的感染，發現在老鼠的動物模式當中也能有不錯的效果，所以似乎未來具有研究的價值及潛力。

References :

1. Brockstedt D.G., et al. Listeria-based cancer vaccines that segregate immunogenicity from toxicity. PNAS 101:13832–37, 2004.

2. Brockstedt D.G., et al. Killed but metabolically active microbes: a new vaccine paradigm for eliciting effector T-cell responses and protective immunity. Nat. Med 11:853-60, 2005.

3. Pamer E.G., Immune responses to Listeria monocytogenes. Nat. Rev. Immunol.. 4:812-23, 2004.