2018年11月1日，清华大学药学院张永辉教授，清华大学免疫学研究所石彦教授和刘万里教授团队，在生命科学领域顶刊Cell发表题为“The Mevalonate Pathway Is a Druggable Target for Vaccine Adjuvant Discovery”的研究论文，首次发现甲羟戊酸（Mevalonate）通路可作为新型疫苗佐剂筛选的药物靶点， 并阐述了具体的分子作用机制。

临床研究发现，阻断甲羟戊酸通路能够激活机体免疫应答，基于这一现象，本研究提出假说：该通路可作为疫苗佐剂研发的可成药靶点。研究证实，靶向甲羟戊酸通路内三种不同酶的亲脂性他汀类药物与理性设计的双膦酸盐，在小鼠与食蟹猴体内均具备强效佐剂活性。这类通路抑制剂的作用机制不依赖传统的 “危险信号识别” 通路，其核心作用为抑制抗原呈递细胞中小 GTP 酶（如 Rab5 蛋白）的香叶基香叶基化修饰。该抑制作用会造成胞内体成熟过程受阻、抗原滞留时间延长，进而提升抗原呈递效率、激活 T 细胞。除此之外，抑制甲羟戊酸通路可强化抗原特异性抗肿瘤免疫，同步诱导 1 型辅助性 T 细胞（Th1）应答与细胞毒性 T 细胞应答。多种小鼠肿瘤模型实验结果表明，甲羟戊酸通路抑制剂在肿瘤疫苗方案中效果显著，且可与抗 PD-1 抗体产生协同抗肿瘤效果。综上，本研究证实甲羟戊酸通路是研发疫苗佐剂与肿瘤免疫疗法的优质可成药靶点。

论文截图

甲羟戊酸（Mevalonate，MVA），学名3-甲基-3,5-二羟基戊酸。CAS号：1192-42-3，是一种五碳有机酸，游离甲羟戊酸不稳定，常以内酯形式存在（甲羟戊酸内酯），是细胞实验常用给药试剂，进入细胞后水解为游离 MVA。作为甲羟戊酸通路（Mevalonate pathway）的核心中间体，甲羟戊酸是胆固醇、超过50, 000种萜类等生物分子合成的关键前体。其化学结构为γ-内酯形式，具有羟基和甲基基团，分子式为C₅H₈O₃。在医药和工业领域，它不仅是降胆固醇药物的作用靶点，也是萜类化合物生物合成的起点。英文名称源自“methylvaleric acid lactone”的缩写。1956年，Huff团队成功从酵母提取物中分离出甲羟戊酸（MVA），并证实MVA是胆固醇合成过程中的关键中间体。

甲羟戊酸通路（Mevalonate pathway）是真核生物细胞质内核心代谢通路，以乙酰辅酶 A（Acetyl-CoA）为起始原料，合成异戊二烯焦磷酸（IPP）、二甲烯丙基焦磷酸（DMAPP）两大五碳前体，进而生成胆固醇、类固醇激素、辅酶 Q10、异戊二烯脂质（FPP、GGPP）等关键生物分子。该通路分为上游胆固醇合成段与下游异戊二烯化修饰段，也是目前降脂药、抗骨质疏松药、肿瘤免疫新药的核心可成药靶点。整个通路发挥核心催化作用的是HMG-CoA还原酶（HMGR），1959年，德国Max-Planck研究所率先发现了HMG-CoA还原酶。该酶是胆固醇生物合成途径中的限速酶，促使HMG-CoA转化为甲羟戊酸（MVA）。

佐剂活性指无抗原活性分子调节机体免疫应答的能力，该特性在疫苗研发领域意义重大。理想佐剂不仅应能诱导强效免疫应答，实现流感等传染病的预防，还可提升肿瘤等非传染性疾病疫苗的药效。但目前仅四种佐剂获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准上市：距今约 90 年前便被发现具备佐剂活性的铝盐（俗称 “明矾”），以及 MF-59、AS03、AS04 三种佐剂，后三者均在近十年获批用于人体。明矾也是当前公共卫生免疫接种工作中唯一大规模使用的佐剂。新型佐剂储备匮乏，很大程度上源于学界对佐剂全新作用机制的研究探索不足，进而缺少具备药物开发潜力的作用靶点。

甲羟戊酸（MVA）通路是调控多项细胞生理过程的核心代谢通路，参与胆固醇生物合成与蛋白质翻译后异戊二烯化修饰等过程。甲羟戊酸激酶（MVK）是该通路的关键限速酶，负责催化甲羟戊酸发生磷酸化反应。携带甲羟戊酸激酶功能缺失突变的患者会表现出免疫亢进表型，例如周期性发热、炎症细胞因子分泌量上升、血清免疫球蛋白水平升高等。这类自身炎症表型提示，甲羟戊酸通路能够调控机体炎症反应。基于此，本研究提出科学假说：靶向抑制甲羟戊酸通路或许能够增强机体免疫功能。若该假说成立，将开辟一条基于理性筛选靶点的全新研究思路，既可以用于研发全新疫苗佐剂组合方案，也有望推动肿瘤免疫治疗药物的开发。

他汀类药物与双膦酸盐类药物均以甲羟戊酸通路为药理作用靶点，两类药物分别用于治疗高胆固醇血症与骨代谢疾病。本研究借助合成化学技术与大规模药物筛选，获得充分实验证据证实：亲脂性他汀与双膦酸盐均是强效疫苗增效剂。该类佐剂发挥免疫调节功能的机制，独立于经典危险信号识别通路与炎症小体激活通路。实验结果表明，这类物质的佐剂活性与其最终降胆固醇的药理效应不存在生化关联，其佐剂作用依赖由甲羟戊酸通路调控的蛋白质异戊二烯化翻译后修饰过程。本研究证实，上述佐剂会阻断下游代谢产物焦磷酸香叶基香叶酯（GGPP）的生成；而抗原呈递细胞内小分子 GTP 酶（如 Rab5）发生香叶基香叶基化修饰，必须依赖该代谢物。Rab5 蛋白的这类特异性脂化修饰水平下降后，会造成胞内体成熟进程停滞、抗原滞留时间延长、抗原呈递效率提升，并最终激活 T 细胞。

核心发现：

• 脂溶性他汀和脂溶性双膦酸盐是有效的疫苗佐剂

• 调节蛋白翻译后异戊烯化赋予佐剂作用

• 蛋白异戊烯化减少可增强抗原的保存和呈递

• 他汀或双膦酸盐介导的疫苗接种可与抗PD1治疗对抗癌症产生协同效应

总之，本文阐述了一种独特的免疫增效策略：无需直接激活固有免疫，仅通过调控抗原呈递细胞内的抗原留存效率，即可提升抗原的免疫原性。通过抑制甲羟戊酸通路获得的佐剂活性，可全面激活机体多条免疫分支通路，包含 1 型辅助性 T 细胞应答与细胞毒性 T 细胞应答，因此适配肿瘤免疫治疗场景。本研究属于少数基于罕见病临床表型理性筛选药物靶点的研究范例；该发现还从药理学层面重新定义了亲脂性他汀、双膦酸盐以及甲羟戊酸通路的功能价值，为疫苗佐剂与肿瘤免疫治疗药物的研发提供了全新技术路线。

本Cell论文，研究人员就使用了Target Technology的巨噬细胞清除剂氯膦酸盐二钠脂质体清除套装Clodronate Liposomes & PBS Liposomes，货号C283539，规格10mL+10mL。研究者通过尾静脉注射50uL，以淋巴结为中心点，周边区域皮下注射2*50uL，C57BL/6小鼠用辛伐他汀（Simvastatin，Sim，剂量100 μg) 和 OVA (剂量100 μg)免疫。该清除方案以佐剂免疫反应淋巴结巨噬细胞为关注点。氯膦酸盐脂质体Clodronate liposomes介导的巨噬细胞耗竭(图S5F），证实了该模型中树突状细胞（DC）承担了辛伐他汀佐剂效应的大部分作用而非巨噬细胞。

图S5.辛伐他汀抑制 HMG-CoA 还原酶，减少 GGPP 合成，Rab5 等小 GTP 酶异戊二烯化受阻，直接造成endosomal trafficking interrupted（胞内体成熟转运停滞），抗原在胞内体长期滞留，最终实现enhanced antigen presentation（抗原呈递强化），刺激更强 T 细胞抗肿瘤应答。

树突状细胞（DC）在辛伐他汀（Simvastatin，Sim）的佐剂作用中起到了传导作用。为了确定其他细胞类型是否也参与了该效应，研究人员首先单独用辛伐他汀处理CD4和CD8 T细胞(图S5E)。与DC刺激相反，直接处理这些应答细胞未显示出任何增强的激活。接下来，研究人员通过氯膦酸脂质体ClodronateLiposomes介导的巨噬细胞清除，以及CD11c-DTR/白喉毒素介导的DC耗竭，来测试巨噬细胞的作用。氯膦酸脂质体实验去除了约50%的巨噬细胞，但抗OVA抗体滴度保持不变，而通过DT耗竭DC后抗体滴度几乎丧失。由于这些耗竭技术的局限性以及缺乏能精确定义DC的标记物，我们不能排除巨噬细胞的参与，但DC很可能承担了辛伐他汀佐剂效应的大部分作用。

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参考文献

Xia Y, Xie Y, Yu Z, Xiao H, Jiang G, Zhou X, Yang Y, Li X, Zhao M, Li L, Zheng M, Han S, Zong Z, Meng X, Deng H, Ye H, Fa Y, Wu H, Oldfield E, Hu X, Liu W, Shi Y, Zhang Y. The Mevalonate Pathway Is a Druggable Target for Vaccine Adjuvant Discovery. Cell. 2018 Nov 1;175(4):1059-1073.e21. doi: 10.1016/j.cell.2018.08.070. Epub 2018 Sep 27. PMID: 30270039.