酵母疫苗生产平台迈向商业化：从乙肝疟疾到牛蜱防控的重组蛋白新纪元

全球传染病负担与抗生素耐药倒逼疫苗革新----酵母重组平台开启安全高效新路径

传染病持续对人类和动物健康构成重大威胁，人畜共患病原体更因跨物种传播能力引发全球大流行，COVID-19即为典型例证。尽管抗生素和疫苗是防控核心手段，但抗生素的过度使用导致耐药性、环境污染及微生态失衡等问题日益严峻。在此背景下，疫苗仍是最有效且安全的策略。传统疫苗基于灭活、减毒全病原体或纯化亚单位，虽显著降低疾病发病率，但存在生物安全风险、冷链依赖、开发周期长及生产成本高等局限。

重组DNA技术的出现彻底改变了疫苗开发范式，使精准设计和生产特定抗原成为可能，无需培养或灭活完整病原体。细菌、酵母、植物、哺乳动物及昆虫细胞等表达平台中，酵母因其遗传操作简便、生长迅速、生物量高、无内毒素污染，且具备表达结构复杂重组蛋白的能力，成为大规模疫苗生产的理想选择。1982年，Valenzuela等首次在酵母中表达乙肝病毒表面抗原（HBsAg），开启了酵母疫苗时代。目前，酵母已被归类为"公认安全"（GRAS）生物，在低成本培养基中即可实现高水平重组蛋白表达。

基因工程工具箱日趋完善----多物种酵母构建高效异源抗原表达系统

成功的酵母异源蛋白表达依赖于高效的遗传转化工具。自1978年首次实现酵母遗传转化以来，技术不断迭代，从原生质体法发展到完整细胞的碱金属阳离子转化法，极大简化了操作流程。

在载体系统方面，酵母质粒可分为着丝粒型（CEN，单拷贝）和2μm来源型（多拷贝，约20个/细胞）。Christianson等基于酿酒酵母2μm复制起点与细菌pBluescript构建了高拷贝穿梭载体。启动子选择上，组成型启动子（如TEF、GPD、GAP）和诱导型启动子（如GAL1、AOX1）为不同表达需求提供了灵活方案。其中，K. phaffii的甲醇诱导型AOX1启动子应用最广泛，可使异源蛋白产量高达总细胞蛋白的30%。近年来，来自其他甲基营养酵母的直系同源启动子被发现可超越AOX1的表达水平，同时规避甲醇的毒性与易燃性风险。除酿酒酵母和K. phaffii外，Yarrowia lipolytica、Kluyveromyces lactis、Schizosaccharomyces pombe及Saccharomyces boulardii等新兴酵母物种也正被开发为重组蛋白表达宿主，为特定抗原的"定制化"生产提供更多选择。

人用疫苗VLP策略成果丰硕----乙肝、HPV与疟疾三大病种实现商业化

截至目前，多款酵母表达的人用重组疫苗已获FDA、EMA和WHO批准。主要生产商包括默沙东、GSK、Dynavax和赛诺菲巴斯德。中国也开发了显著的国产疫苗组合，包括上海泽润（Walvax）等企业的HPV疫苗。酿酒酵母仍是重组抗原表达的首选宿主，但乙肝疫苗HEPLISAV-B、Hexyon和Hexacima采用Hansenula polymorpha生产，而R21/Matrix-M疟疾疫苗则使用K. phaffii。这些疫苗均以VLP形式呈现，免疫原性显著优于未组装的重组蛋白。尽管像带状疱疹疫苗SHINGRIX中的糖蛋白E等复杂蛋白仍需哺乳动物细胞（CHO）生产，但多数酵母来源VLP疫苗的有效率超过95%。

已获批疫苗主要诱导体液免疫，产生高中和抗体滴度，佐剂发挥关键作用。大多数配方使用铝盐佐剂，Dynavax的HEPLISAV-B则采用CpG 1018（TLR9激动剂）。疟疾疫苗方面，Mosquirix使用AS01E佐剂（含QS-21和MPL），而R21/Matrix-M采用诺瓦瓦克斯开发的Matrix-M皂苷佐剂，可同时激发Th1和Th2免疫应答。目前，多款候选疫苗处于临床评估阶段。例如，H. polymorpha表达的R21/Matrix-M VLP正在成人人群中评估（ClinicalTrials.gov: NCT05252845）；成都生物制品研究所的HPV疫苗已提交新药申请，中国生物技术集团和Stemirna Bovax的HPV疫苗处于III期临床。此外，针对SARS-CoV-2刺突蛋白和流感血凝素等复杂抗原的疫苗原型也在临床前研究中取得进展，推动酵母表达系统向工业规模生产优化。

关键发现

1、酿酒酵母、K. phaffii和H. polymorpha三大平台已支撑乙肝、HPV、疟疾及牛蜱疫苗的商业化生产，其中R21/Matrix-M疟疾疫苗获WHO推荐用于流行区儿童，标志着酵母平台在人畜共患防控中的成熟应用。

2、下游纯化占据酵母疫苗生产总成本的80%，采用混合模式层析联合疏水层析可将SARS-CoV-2 RBD纯度提升至99%以上，连续生物工艺与纳米吸附澄清是突破产能瓶颈的核心方向。

3、酵母高甘露糖N-糖链可能改变抗原免疫原性，通过敲除Mnn2p、Mnn11p、Och1p等基因及CRISPR-Cas糖工程，正推动酵母向人源化糖蛋白疫苗平台升级；脱糖基化策略在SARS-CoV-2 RBD疫苗中甚至展现出更强的中和抗体诱导能力。

图1. 酵母疫苗生产中的局限性与未来方向

未来展望与应用潜力

该领域面临三方面核心挑战：其一，复杂抗原（如SARS-CoV-2刺突蛋白、流感血凝素）的哺乳动物样糖基化模式仍需更精细的人源化改造，多基因敲除与糖基化通路重构是下一步重点；其二，VLP的胞内积累导致下游成本高昂，开发高效分泌表达系统和包膜VLP出芽技术是实现规模化生产的关键；其三，当前商业化平台局限于少数几种酵母，需建立K. lactis、Y. lipolytica、S. pombe和S. boulardii等"酵母工具箱"，针对不同抗原特性进行宿主匹配。

未来研究（图1）应优先推进多价VLP和镶嵌VLP的临床转化，探索同时靶向细菌和病毒的联合疫苗方案。口服递送系统（如利用S. boulardii）和纳米佐剂整合有望进一步降低疫苗成本、提高可及性。此外，基于CRISPR的基因组编辑与合成生物学工具的深度结合，将加速酵母从"通用平台"向"精准定制平台"演进，为全球传染病防控提供更具经济性和可扩展性的解决方案。

参考来源：Ramos-Vega A, Monreal-Escalante E, Bañuelos-Hernández B, et al. Yeast vaccine production platform for human and animal infectious diseases[J]. Frontiers in Immunology, 2025, 16: 1697177. https://doi.org/10.3389/fimmu.2025.1697177.