【文献阅读】为啥重组带状疱疹疫苗诱发更高的免疫保护力？糖蛋白E的糖基化特征是关键

水痘-带状疱疹病毒（Varicella-Zoster Virus, VZV）是一种人类疱疹病毒，初次感染引起水痘，病毒潜伏后可再激活引发带状疱疹（Herpes Zoster, HZ）。为预防HZ，目前有两种疫苗：减毒活疫苗Zostavax®和重组亚单位疫苗Shingrix®。尽管Zostavax®为活疫苗，理论上应诱导更强的免疫反应，但临床数据显示，Shingrix®在保护效力上显著优于Zostavax®，尤其在老年人群体中表现更为稳定。Shingrix®的主要抗原为VZV的糖蛋白E（glycoprotein E, gE），其表达系统为中国仓鼠卵巢细胞（CHO-K1），而Zostavax®则在人胚肺成纤维细胞中生产。

瑞典哥德堡大学萨赫格伦斯卡学院Rickard Nordén博士领衔的研究团队首次解析了重组带状疱疹疫苗Shingrix®关键抗原——水痘-带状疱疹病毒（VZV）糖蛋白E（gE）的完整糖基化图谱，并发现其“低糖”特征正是该疫苗高效力的秘密之一。相关成果已发表于最新一期Int. J. Mol. Sci.（国际分子科学杂志）。由于糖基化是病毒蛋白的重要翻译后修饰，可能影响其免疫原性，作者推测两种疫苗中gE的糖基化差异可能是其免疫效力差异的关键因素之一。

主要结果

本研究系统分析了在CHO细胞中表达的重组gE（gEHP）的糖基化特征，并探讨了O-连接糖基化对B细胞表位识别的影响。主要发现如下：

1. 糖基化位点与结构差异：通过液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）技术，研究发现gEHP在CHO细胞中表达的O-连接糖基化程度显著低于在人成纤维细胞中表达的gE（gEL）。gEHP的O-连接糖基化主要集中在三个区域（GC-I、GC-II、GC-III），糖链结构以核心1型（Galβ3GalNAcα1-O-）为主，且多为单或双唾液酸化形式。此外，gEHP中还存在少量非人源唾液酸（NeuGc）和O-乙酰化唾液酸（NeuAc(Ac)）。

2. 糖基化对抗体识别的影响：通过酶解去除糖链并进行ELISA实验，发现去除N-连接和O-连接糖链后，gEHP与VZV阳性人血清的反应性分别下降约8%，两者联合去除则下降17%，提示糖基化在一定程度上增强了gE的抗原性。

3. 糖基化对B细胞表位的调控作用：利用合成肽段和糖肽微阵列技术，研究进一步发现O-连接糖基化对gE的B细胞表位识别具有双向调控作用。一方面，在某些区域（如GC-I），糖基化抑制了抗体结合；另一方面，在MLD区域（如GC-III），特定糖基化位点的存在反而增强了抗体识别。这种调控作用在不同个体血清中表现出一致性，提示糖基化可塑造个体间不同的免疫识别谱。

4. 疫苗效力差异的潜在机制：作者提出，Shingrix®中gE的糖基化程度较低，可能使其B细胞表位更充分暴露，从而诱导更强的抗体反应。而Zostavax®中gE糖基化更密集，可能遮蔽了部分关键表位，限制了免疫反应的广度。此外，CHO细胞表达的gE存在糖基化异质性，可能使其具备更广的抗原覆盖能力，适应不同个体的免疫识别特征。

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

研究意义

本研究首次系统揭示了重组gE在CHO细胞中的糖基化特征，并明确了O-连接糖基化对VZV gE B细胞表位识别的调控作用。研究结果为解释Shingrix®优于Zostavax®的免疫效力提供了分子层面的解释，强调了糖基化在疫苗设计中的关键作用。尤其值得注意的是，O-连接糖基化不仅影响抗原的物理可及性，还可能通过形成“糖肽表位”直接参与抗体识别，这为疫苗抗原的优化提供了新的思路。

此外，该研究还提示，在开发针对其他包膜病毒（如埃博拉病毒、寨卡病毒等）的亚单位疫苗时，合理设计和控制糖基化模式可能成为提升疫苗效力的重要策略。未来研究可进一步探讨不同表达系统对糖基化模式的调控机制，并在动物模型中验证糖基化改造对疫苗保护效果的影响。

综上所述，本研究不仅深化了我们对VZV疫苗免疫机制的理解，也为基于糖基化调控的疫苗设计提供了理论依据和实验支持，具有广泛的疫苗学意义。