从多糖疫苗到多肽免疫:CRM197 载体蛋白的选择与应用
Fina Biosolutions EcoCRM® 重组CRM197 载体蛋白
在疫苗研发和抗体制备中,有一类分子常常被忽视却至关重要-载体蛋白(Carrier Protein)。多糖、寡糖、小分子半抗原本身免疫原性弱,属T细胞非依赖性抗原,单独免疫难以诱导高效、持久的抗体应答。把它们和载体蛋白偶联在一起,就能转化为T细胞依赖性抗原,显著提升免疫原性,诱导免疫记忆。
在众多载体蛋白中,CRM197 是目前应用最广泛、临床验证最充分的一个。
CRM197是什么?
CRM19是白喉毒素的基因解毒突变体,通过单点突变(G52E)使白喉毒素丧失毒性,但保留了完整的蛋白结构和免疫原性。分子量约58.4kDa。
全球多个已上市结合疫苗都以CRM197为载体,包括:
- 肺炎链球菌结合疫苗(Prevnar® 系列)
- b 型流感嗜血杆菌结合疫苗(Hib)
- 脑膜炎奈瑟菌结合疫苗
这些疫苗的广泛使用,证明了CRM197作为载体蛋白的安全性和有效性。
传统 CRM197的痛点
CRM197虽好,但长期以来存在一个现实问题:贵,且产能有限。
传统 CRM197 主要有两个来源:
- 白喉杆菌(Corynebacterium diphtheriae)分泌表达:需要精确控制生长参数,产量低(通常<100 mg/L),放大生产困难。
- 荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)周质表达:虽然是重组表达,但价格贵。
对于研究机构和疫苗开发企业来说,CRM197的成本直接影响结合疫苗的研发进度和最终定价。尤其是在临床前研究阶段,需要大量载体蛋白进行偶联条件优化、动物免疫和稳定性考察,成本压力更为突出。
EcoCRM®:大肠杆菌来源的高性价比 CRM197
Fina Biosolutions 针对这一痛点,开发了基于大肠杆菌(E.coli)细胞质表达的CRM197 产品,商品名 EcoCRM®。
核心突破在于:以往大肠杆菌表达CRM197往往形成不可溶的包涵体,需要复性,复性效率低且成本高。FinaBio 通过优化表达菌株和密码子序列,实现了 CRM197 在大肠杆菌细胞质中以可溶性、正确折叠的单链形式高表达,发酵产量达到克/升级。配合简单高效的纯化流程,大幅降低了生产成本。

图1. EcoCRM® SDS-PAGE 分析:纯度 >99%,无明显 nicking(蛋白断裂),呈完整单一条带
EcoCRM® 的应用场景
1.多糖/寡糖结合疫苗
将细菌多糖或寡糖偶联到 EcoCRM® 上,从 T 细胞非依赖抗原转为 T 细胞依赖抗原,诱导高滴度、高亲和力抗体,并产生免疫记忆。典型应用包括肺炎链球菌、流感嗜血杆菌、伤寒沙门菌(COPS)等结合疫苗。已有研究表明,伤寒沙门菌 COPS-EcoCRM® 结合物在动物模型中提供 100% 保护。
2. 多肽结合疫苗
多肽分子量小、免疫原性弱,偶联到载体蛋白后可显著增强免疫应答。EcoCRM® 已用于疟疾疫苗(Pfs25 蛋白偶联)、Burkholderia 外膜蛋白多肽疫苗等研究。
3.半抗原/小分子结合疫苗
用于药物滥用治疗疫苗(如羟考酮、阿片类)、毒素类疫苗等。小分子本身无法被免疫系统识别,偶联到载体蛋白后才能诱导中和抗体。

图2 .半抗原结合物免疫原性对比:
Hapten-EcoCRM® 组诱导的抗半抗原 IgG 滴度显著高于 Hapten-KLH 组(*p<0.05)证明 EcoCRM® 作为载体蛋白优于传统 KLH 4.抗体制备与免疫原
在实验室制备针对多肽、半抗原或小分子的抗体时,EcoCRM® 是理想的载体蛋白选择,可替代传统的 KLH(钥孔戚血蓝蛋白)。
5.研究用结合物构建与条件优化
由于性价比高,EcoCRM® 特别适合在临床前研究阶段用于偶联条件摸索、免疫剂量探索和稳定性考察,不必在优化阶段就投入高昂的载体蛋白成本。
EcoCRM® 的产品优势
1. 高纯度、完整单链
SDS-PAGE 显示纯度 > 95%,SEC-HPLC 显示二聚体 < 0.6%;质谱确认分子量 58,413 Da,与天然序列(58,412 Da)一致;无 nicking(蛋白断裂),完整单链多肽。

图3. EcoCRM® SEC-HPLC 分析:单一尖锐主峰,二聚体及聚集体 < 0.6%,证明产品以单体形式存在且纯度高
图4 .EcoCRM® MALDI-TOF 质谱分析:分子量 59,004 Da,呈单一峰,证明蛋白完整、无降解或断裂 2. 优异的溶解性
可在 PBS 中浓缩至>30 mg/mL,无沉淀或寡聚化;低浓度和高浓度下均保持单体状态,偶联反应时浓度选择灵活。
3. 良好的稳定性
4℃储存 60天,无明显降解;-80℃加冷冻保护剂长期保存,解冻后仍保持单体;批次间一致性好。
4. 免疫原性与传统CRM197相当
糖肽-EcoCRM® 结合物免疫兔,抗糖肽 IgG 滴度与 Pfenex 来源 CRM197 相当;疟疾 Pfs25-EcoCRM® 结合物在小鼠中诱导的抗体可高效阻断疟原虫蚊胃传播(标准膜饲实验 SMFA 抑制率 99.8–100%)。
5.优于KLH 作为载体蛋白
KLH(钥孔戚血蓝蛋白)是实验室常用载体,但存在来源受限(海螺血液)、分子量大且结构不明确、低离子强度下溶解性差、结合物难以质控等问题。EcoCRM® 的优势:
- 免疫原性等于或优于 KLH 结合物(见图2)
- 结合物可通过 SDS-PAGE 和 MALDI-TOF 质谱精确表征
- 重组蛋白,批次稳定,可扩大生产
图5.CRM197 马来酰亚胺活化前后 MALDI-TOF 质谱:CRM197(58,413 Da)→ CRM197-maleimide(62,525 Da),分子量增加约 4,100 Da,对应约 20 个赖氨酸被活化,证明 EcoCRM® 可高效进行化学活化与偶联
6. 性价比高
大肠杆菌高表达,显著降低的生产成本。对于需要大量载体蛋白的研究项目和疫苗开发,成本优势明显。
7. cGMP 级与研究级均有供应
- 研究级(Research Grade):适用于基础研究、临床前开发
- cGMP 级:适用于临床试验和商业化疫苗生产
产品信息
| 品牌 |
产品名称 |
规格 |
说明 |
| Fina Biosolutions |
EcoCRM® (CRM197) |
1 mg |
研究级,可溶性重组 CRM197 |
| Fina Biosolutions |
EcoCRM® (CRM197) |
5 mg |
研究级 |
| Fina Biosolutions |
EcoCRM® (CRM197) |
10 mg |
研究级 |
| Fina Biosolutions |
EcoCRM® (CRM197) |
25 mg |
研究级 |
| Fina Biosolutions |
EcoCRM® (CRM197) |
50 mg |
研究级 |
| Fina Biosolutions |
cGMP EcoCRM® (CRM197) |
按需咨询 |
cGMP 级,适用于临床及商业化 |
| Fina Biosolutions |
Ready-to-Conjugate™ CRM-maleimide |
按需咨询 |
预活化载体蛋白,简化偶联操作 |
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