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目前被大量用于各种疫苗的疫苗佐剂QS-21应用介绍
人阅读 发布时间：2024-03-27 15:42
本期隆重介绍一种提取自皂皮树（Quillaja saponaria），经纯化后用于疫苗佐剂的重要成分QS-21。QS-21已被用作各种疫苗的佐剂，以试图提高疫苗的免疫效率。经过研究发现，QS-21可以增强体液和细胞介导的免疫。
QS-21的提取分离会破坏皂皮树，因此当地政府也对这种树进行了监管。除了提取，人们还开发了半合成策略，通过半合成可以使产量提高2个数量级。
QS-21作为疫苗的佐剂已经完成了众多临床评估，包括艾滋病毒、疟疾和癌症疫苗。它是已上市的带状疱疹疫苗Shingrix的一个重要组成部分。此外，QS-21（Matrix M）还用于生产Novavax COVID-19 疫苗。
图1. QS-21结构图
（Chemical structure of the saponin natural product QS-21 (also termed QS21), consisting of a quillaic acid triterpene (black) substituted with a branched trisaccharide (blue) and a linear tetrasaccharide (green), which is in turn connected to an acyl chain (red) via a hydrolytically labile ester (marked with an asterisk). QS-21 is a 65:35 mixture of the Apiose- and the Xylose-substituted variants of above molecule.）
1925年，法国兽医、免疫学家加斯顿·莱昂·拉蒙（Gaston Léon Ramon）首次报道了皂苷的佐剂作用，当时表明在抗原制剂中添加面包屑、木薯粉、皂苷以及淀粉可以大大增强抗体对白喉或者破伤风的免疫反应。
1951年，Espinet使用一种未纯化的市售皂苷制剂来提高口蹄疫疫苗的效力。
1974年，Dalsgaard 成功地从南美树Quillaja saponaria Molina的皮层中分离出皂苷 QuilA，并发现Quil A刺激体液免疫和细胞免疫，以及诱导差异抗体同种型。从那时起，QuilA逐步商业化，并在兽用疫苗和临床前研究中得到广泛使用。
1991年，Kensil 等人对Quil A混合物进行了进一步的研究，通过使用RP-HPLC对10份经过超滤处理的皂树皮水提物的馏分进行了检测，发现其中含有大量的QS-7、QS-17、QS-18以及QS-21，然后这些皂苷的毒性差异很大，QS-18是含量最多的组分，然后对小鼠具有高毒性。QS-7和QS-21则毒性要低得多，由于QS-21的含量多于QS-7，因此受到了广泛且深入的研究。
研究表明，QS-21可促进小鼠的高抗原特异性抗体反应和CD8 + T细胞反应，并有利于IgG1和IgG2a的平衡；相比之下，氢氧化铝主要促进IgG1的产生。进一步的研究表明，QS-21可以刺激细胞毒性T淋巴细胞 (CTL) 的产生，诱导Th1细胞因子、白细胞介素-2和干扰素-γ（IL-2 和 IFN-γ）以及针对蛋白质抗原的IgG2a同种型抗体。许多比较研究表明，QS-21 在增强抗体反应以及T细胞对靶抗原的反应方面明显优于其他类型的佐剂。
2017年，含有带状疱疹疫苗Shingrix的QS-21在美国获得批准，2018年在欧盟获得批准。
QS-21的毒性和不良的溶血作用仍然可供人类使用。QS-21在浓度低至 7–9 µg/ml时引起 50%的绵羊红细胞 (SRBC) 溶血，显然，由于 QS-21相关的副作用，癌症患者（黑色素瘤、乳腺和前列腺）的接种剂量限制在约50 µ以内。因此，如果可以安全使用更高剂量的这种佐剂，其免疫原性应该会进一步提高。葛兰素史克公司开发的佐剂系统 (AS) 表明，如果QS-21配制成AS01（由脂质体、MPL 和 QS-21 组成），则可以显着减少QS-21在大鼠骨骼肌中的不良事件。与仅含有相同剂量QS-21（5µg）的制剂相比，与其他适当的辅料一起配制时，可以显著降低QS-21的毒性
AS01, 由MPL (TLR4 ligand)以及QS-21 (an isolated and purified saponin fraction) 组成 (MPL and QS-21 are formulated together in liposomes in the presence of cholesterol)。MPL通过TLR4受体激活固有免疫系统。QS-21能激活巨噬细胞 (subcapsular sinus macrophages, SSMs) 中的Caspase 1。两种成分同时作用于固有免疫系统，能协同激活新的通路。
重组带状疱疹疫苗-欣安立适（Shingrix国内商品名）
处方：
适应症：用于50岁及以上成人带状疱疹的预防
用法：产品以2种成分分装形式提供：
1.水痘-带状疱疹病毒糖蛋白E抗原的冻干粉末
2.佐剂脂质体悬液
3.使用前混合两种组分，将抗原复溶后肌肉注射给药。
在过去的二十年里，皂苷佐剂已成为主要的佐剂候选者之一。尤其是含有复合佐剂的QS-21在开发疫苗平台的应用中广受欢迎。很有希望的是，这些含有QS-21的复合佐剂可能是未来在美国首批被批准作为人类使用的替代佐剂之一。
目前，QS-21已经“入职”AVT，欢迎咨询。
QS-21的提取分离会破坏皂皮树，因此当地政府也对这种树进行了监管。除了提取，人们还开发了半合成策略，通过半合成可以使产量提高2个数量级。
QS-21作为疫苗的佐剂已经完成了众多临床评估，包括艾滋病毒、疟疾和癌症疫苗。它是已上市的带状疱疹疫苗Shingrix的一个重要组成部分。此外，QS-21（Matrix M）还用于生产Novavax COVID-19 疫苗。
图1. QS-21结构图
（Chemical structure of the saponin natural product QS-21 (also termed QS21), consisting of a quillaic acid triterpene (black) substituted with a branched trisaccharide (blue) and a linear tetrasaccharide (green), which is in turn connected to an acyl chain (red) via a hydrolytically labile ester (marked with an asterisk). QS-21 is a 65:35 mixture of the Apiose- and the Xylose-substituted variants of above molecule.）
“个人”经历
1925年，法国兽医、免疫学家加斯顿·莱昂·拉蒙（Gaston Léon Ramon）首次报道了皂苷的佐剂作用，当时表明在抗原制剂中添加面包屑、木薯粉、皂苷以及淀粉可以大大增强抗体对白喉或者破伤风的免疫反应。
1951年，Espinet使用一种未纯化的市售皂苷制剂来提高口蹄疫疫苗的效力。
1974年，Dalsgaard 成功地从南美树Quillaja saponaria Molina的皮层中分离出皂苷 QuilA，并发现Quil A刺激体液免疫和细胞免疫，以及诱导差异抗体同种型。从那时起，QuilA逐步商业化，并在兽用疫苗和临床前研究中得到广泛使用。
1991年，Kensil 等人对Quil A混合物进行了进一步的研究，通过使用RP-HPLC对10份经过超滤处理的皂树皮水提物的馏分进行了检测，发现其中含有大量的QS-7、QS-17、QS-18以及QS-21，然后这些皂苷的毒性差异很大，QS-18是含量最多的组分，然后对小鼠具有高毒性。QS-7和QS-21则毒性要低得多，由于QS-21的含量多于QS-7，因此受到了广泛且深入的研究。
研究表明，QS-21可促进小鼠的高抗原特异性抗体反应和CD8 + T细胞反应，并有利于IgG1和IgG2a的平衡；相比之下，氢氧化铝主要促进IgG1的产生。进一步的研究表明，QS-21可以刺激细胞毒性T淋巴细胞 (CTL) 的产生，诱导Th1细胞因子、白细胞介素-2和干扰素-γ（IL-2 和 IFN-γ）以及针对蛋白质抗原的IgG2a同种型抗体。许多比较研究表明，QS-21 在增强抗体反应以及T细胞对靶抗原的反应方面明显优于其他类型的佐剂。
2017年，含有带状疱疹疫苗Shingrix的QS-21在美国获得批准，2018年在欧盟获得批准。
QS-21的毒性和不良的溶血作用仍然可供人类使用。QS-21在浓度低至 7–9 µg/ml时引起 50%的绵羊红细胞 (SRBC) 溶血，显然，由于 QS-21相关的副作用，癌症患者（黑色素瘤、乳腺和前列腺）的接种剂量限制在约50 µ以内。因此，如果可以安全使用更高剂量的这种佐剂，其免疫原性应该会进一步提高。葛兰素史克公司开发的佐剂系统 (AS) 表明，如果QS-21配制成AS01（由脂质体、MPL 和 QS-21 组成），则可以显着减少QS-21在大鼠骨骼肌中的不良事件。与仅含有相同剂量QS-21（5µg）的制剂相比，与其他适当的辅料一起配制时，可以显著降低QS-21的毒性
基本信息
| 外观：白色固体 | CAS：141256-04-4 |
| 化学式：C92H148O46 | 密度：1.52±0.1 g/cm3 |
| 摩尔质量：1990.13 | |
| 储存方式：避免光和热，避免与强氧化性物质接触。 | |
“项目”经验
AS01, 成分包含MPL, QS-21 以及Liposomes。目前临床上有两款疫苗用的是这种佐剂，一个是带状疱疹疫苗(名称为Shingrix)；另一个是疟疾疫苗(名称为Mosquirix)。AS01, 由MPL (TLR4 ligand)以及QS-21 (an isolated and purified saponin fraction) 组成 (MPL and QS-21 are formulated together in liposomes in the presence of cholesterol)。MPL通过TLR4受体激活固有免疫系统。QS-21能激活巨噬细胞 (subcapsular sinus macrophages, SSMs) 中的Caspase 1。两种成分同时作用于固有免疫系统，能协同激活新的通路。
重组带状疱疹疫苗-欣安立适（Shingrix国内商品名）
处方：
| 组分 | 含量（0.5mL/支） | 作用 | |
| API | 水痘带状疱疹病毒糖蛋白E（gE） | 50 μg | 特异性抗原 |
| 佐剂系统 | 皂树皂苷QS-21 | 50 μg | 免疫刺激剂 |
| 3-O-去酰基-4’-单磷酰脂A（MPL） | 50 μg | 免疫刺激剂 | |
| 二油酰基磷脂酰胆碱（DOPC） | 1 mg | 构成脂质双分子膜，包裹 | |
| 胆固醇 | 0.25 mg | 减毒，调节脂质体流动性 | |
适应症：用于50岁及以上成人带状疱疹的预防
用法：产品以2种成分分装形式提供：
1.水痘-带状疱疹病毒糖蛋白E抗原的冻干粉末
2.佐剂脂质体悬液
3.使用前混合两种组分，将抗原复溶后肌肉注射给药。
“个人”总结
QS-21含有佐剂，如 AS01、AS02，目前在人体临床试验中针对各种候选疫苗和传染性病原体进行测试，包括流感、疟疾、乙型肝炎病毒 (HBV)、人乳头瘤病毒 (HPV)、艾滋病毒/艾滋病、结核病 (TB) )、非小细胞肺癌 (NSCLC) 和黑色素瘤。在过去的二十年里，皂苷佐剂已成为主要的佐剂候选者之一。尤其是含有复合佐剂的QS-21在开发疫苗平台的应用中广受欢迎。很有希望的是，这些含有QS-21的复合佐剂可能是未来在美国首批被批准作为人类使用的替代佐剂之一。
目前，QS-21已经“入职”AVT，欢迎咨询。
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