疫苗佐劑QS-21的作用機理及在疫苗研究中的應用_abio生物試劑品牌網
在疫苗開發領域，佐劑扮演著至關重要的角色，它們能夠顯著增強疫苗的免疫效力。而 QS-21 （QA 21V1，M10611，AbMole）作為一種極具潛力的疫苗佐劑，在多種疫苗的研發中扮演著重要的角色。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細胞因子、人源單抗、天然產物、熒光染料、多肽、靶點蛋白、化合物庫、抗生素等試劑，全球大量文獻專利引用。
一、QS-21 的來源、結構和作用機理
QS-21 （皂苷 QA 21V1，M10611，AbMole）是一種從智利皂皮樹（Quillaja saponaria）樹皮中提取的皂苷類化合物。其分子結構由四個不同的結構域組成：一個親脂性的三萜核心、C3 位置含有支鏈三糖，在 C28 位置連接了一個線性的四糖鏈和一個含有阿拉伯呋喃糖的二聚體酰基鏈（圖1）[1]。
圖1. QS-21的結構和生物合成機制[1]
QS-21（M10611，AbMole）作為一種免疫刺激型皂苷，能夠通過多種途徑增強機體的免疫反應。它主要通過作用于抗原呈遞細胞（如樹突狀細胞）和 T 細胞，同時刺激 Th2 介導的體液免疫和 Th1 細胞介導的免疫反應。其具體機制如下：經細胞內吞作用后，外源蛋白抗原和 QS-21 被遞送到樹突狀細胞 （DC）。 QS-21 可以介導胞內體膜的破壞，隨后裂解的蛋白質抗原可以通過蛋白酶體機制在胞質溶膠中進一步加工成更小的肽片段。降解的肽通過轉運蛋白易位到內質網 （ER） 中，并與新合成的 MHC I 類 （MHC-I） 分子結合，從而通過高爾基體囊泡遷移到DC細胞的表面，最后通過 T 細胞受體 （TCR） 將抗原肽呈遞給未成熟的T淋巴細胞。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學用于動物體內實驗，相關科研成果發表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
此外，QS-21（M10611，AbMole）還能夠激活 NLRP3 炎性小體，進而釋放 caspase-1 依賴性細胞因子 IL-1β 和 IL-18，這些細胞因子可以促進 Th17 細胞的成熟或驅動 INF-γ 介導的 Th1 反應[2-4]。研究表明，QS-21 可以促進小鼠的高抗原特異性抗體反應和 CD8+ T 細胞反應，并有利于 IgG1 和 IgG2a 的平衡[3]。
圖2. QS-21 相關皂苷佐劑作用機制的示意圖[3]。
二、QS-21 的應用
由于其強大的免疫刺激作用，QS-21（M10611，AbMole）已被廣泛應用于研究增強多種疫苗的效果。在腫瘤研究領域中，QS-21在實驗中作為多種癌癥疫苗的佐劑被使用，實驗結果表明可增強腫瘤相關抗原特異性免疫反應。例如，通過與TA-MUC1（腫瘤異常糖化相關粘蛋白-1）和輔助性T細胞表位等腫瘤抗原共價結合，QS-21 引發的識別癌細胞的 IgG 抗體反應是對照組的 3 倍以上[5]。此外，QS-21 還被用于多種黑色素瘤的抑制，例如，GM2-KLH 疫苗聯合 QS-21 在黑色素瘤小鼠模型中誘導了高水平的 IgM 和 IgG 抗體反應。
圖3. QS-21可提高小鼠血清中抗MUC1抗體（IgG）的水平[5]
QS-21（皂苷 QA 21V1，M10611，AbMole）也在其它疫苗的研發中具有重要的應用，可用作瘧疾、帶狀皰疹、流感等疫苗的佐劑并用于動物實驗的研究。例如 QS-21 和單磷酸脂質 A的聯合能夠顯著增強瘧疾疫苗的免疫原性。也有研究表明QS-21可以作為免疫佐劑在小鼠模型中誘導百日咳疫苗的體液和細胞反應[6]。
圖4. QS-21作為百日咳疫苗的佐劑誘導小鼠的細胞免疫反應[6]。
AbMole是ChemBridge中國區官方指定合作伙伴。
參考文獻
[1] LIU P, ZHOU J Y, CHANG J H, et al. Soluplus-Mediated Diosgenin Amorphous Solid Dispersion with High Solubility and High Stability: Development, Characterization and Oral BioavAIlability [J]. Drug design, development and therapy, 2020, 14: 2959-75.
[2] WANG P. Natural and Synthetic Saponins as Vaccine Adjuvants [J]. Vaccines, 2021, 9(3).
[3] PIFFERI C, FUENTES R, FERNáNDEZ-TEJADA A. Natural and synthetic carbohydrate-based vaccine adjuvants and their mechanisms of action [J]. Nature reviews Chemistry, 2021, 5(3): 197-216.
[4] ZHU Q, ZHANG R, ZHAO Z, et al. Harnessing phytochemicals: Innovative strategies to enhance cancer immunotherapy [J]. Drug resistance updates : reviews and commentaries in antimicrobial and anticancer chemotherapy, 2025, 79: 101206.
[5] PIFFERI C, AGUINAGALDE L, RUIZ-DE-ANGULO A, et al. Development of synthetic, self-adjuvanting, and self-assembling anticancer vaccines based on a minimal saponin adjuvant and the tumor-associated MUC1 antigen [J]. Chemical Science, 2023, 14(13): 3501-13.
[6] YANG B, ZHU D, ZHOU Y, et al. Liposome and QS-21 Combined Adjuvant Induces theHumoral and Cellular Responses of Acellular Pertussis Vaccine in a Mice Model [J]. Vaccines, 2023, 11(5).
圖1. QS-21的結構和生物合成機制[1]
QS-21（M10611，AbMole）作為一種免疫刺激型皂苷，能夠通過多種途徑增強機體的免疫反應。它主要通過作用于抗原呈遞細胞（如樹突狀細胞）和 T 細胞，同時刺激 Th2 介導的體液免疫和 Th1 細胞介導的免疫反應。其具體機制如下：經細胞內吞作用后，外源蛋白抗原和 QS-21 被遞送到樹突狀細胞 （DC）。 QS-21 可以介導胞內體膜的破壞，隨后裂解的蛋白質抗原可以通過蛋白酶體機制在胞質溶膠中進一步加工成更小的肽片段。降解的肽通過轉運蛋白易位到內質網 （ER） 中，并與新合成的 MHC I 類 （MHC-I） 分子結合，從而通過高爾基體囊泡遷移到DC細胞的表面，最后通過 T 細胞受體 （TCR） 將抗原肽呈遞給未成熟的T淋巴細胞。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學用于動物體內實驗，相關科研成果發表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
此外，QS-21（M10611，AbMole）還能夠激活 NLRP3 炎性小體，進而釋放 caspase-1 依賴性細胞因子 IL-1β 和 IL-18，這些細胞因子可以促進 Th17 細胞的成熟或驅動 INF-γ 介導的 Th1 反應[2-4]。研究表明，QS-21 可以促進小鼠的高抗原特異性抗體反應和 CD8+ T 細胞反應，并有利于 IgG1 和 IgG2a 的平衡[3]。
圖2. QS-21 相關皂苷佐劑作用機制的示意圖[3]。
二、QS-21 的應用
由于其強大的免疫刺激作用，QS-21（M10611，AbMole）已被廣泛應用于研究增強多種疫苗的效果。在腫瘤研究領域中，QS-21在實驗中作為多種癌癥疫苗的佐劑被使用，實驗結果表明可增強腫瘤相關抗原特異性免疫反應。例如，通過與TA-MUC1（腫瘤異常糖化相關粘蛋白-1）和輔助性T細胞表位等腫瘤抗原共價結合，QS-21 引發的識別癌細胞的 IgG 抗體反應是對照組的 3 倍以上[5]。此外，QS-21 還被用于多種黑色素瘤的抑制，例如，GM2-KLH 疫苗聯合 QS-21 在黑色素瘤小鼠模型中誘導了高水平的 IgM 和 IgG 抗體反應。
圖3. QS-21可提高小鼠血清中抗MUC1抗體（IgG）的水平[5]
QS-21（皂苷 QA 21V1，M10611，AbMole）也在其它疫苗的研發中具有重要的應用，可用作瘧疾、帶狀皰疹、流感等疫苗的佐劑并用于動物實驗的研究。例如 QS-21 和單磷酸脂質 A的聯合能夠顯著增強瘧疾疫苗的免疫原性。也有研究表明QS-21可以作為免疫佐劑在小鼠模型中誘導百日咳疫苗的體液和細胞反應[6]。
圖4. QS-21作為百日咳疫苗的佐劑誘導小鼠的細胞免疫反應[6]。
AbMole是ChemBridge中國區官方指定合作伙伴。
參考文獻
[1] LIU P, ZHOU J Y, CHANG J H, et al. Soluplus-Mediated Diosgenin Amorphous Solid Dispersion with High Solubility and High Stability: Development, Characterization and Oral BioavAIlability [J]. Drug design, development and therapy, 2020, 14: 2959-75.
[2] WANG P. Natural and Synthetic Saponins as Vaccine Adjuvants [J]. Vaccines, 2021, 9(3).
[3] PIFFERI C, FUENTES R, FERNáNDEZ-TEJADA A. Natural and synthetic carbohydrate-based vaccine adjuvants and their mechanisms of action [J]. Nature reviews Chemistry, 2021, 5(3): 197-216.
[4] ZHU Q, ZHANG R, ZHAO Z, et al. Harnessing phytochemicals: Innovative strategies to enhance cancer immunotherapy [J]. Drug resistance updates : reviews and commentaries in antimicrobial and anticancer chemotherapy, 2025, 79: 101206.
[5] PIFFERI C, AGUINAGALDE L, RUIZ-DE-ANGULO A, et al. Development of synthetic, self-adjuvanting, and self-assembling anticancer vaccines based on a minimal saponin adjuvant and the tumor-associated MUC1 antigen [J]. Chemical Science, 2023, 14(13): 3501-13.
[6] YANG B, ZHU D, ZHOU Y, et al. Liposome and QS-21 Combined Adjuvant Induces theHumoral and Cellular Responses of Acellular Pertussis Vaccine in a Mice Model [J]. Vaccines, 2023, 11(5). 
