黏膜无佐剂加强疫苗：重塑免疫防线，抵御呼吸道病原体的新希望

时间：2025年5月14日

来源：Nature Immunology

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在预防 SARS-CoV-2 感染和传播中，诱导黏膜病毒特异性 IgA 反应至关重要。研究人员围绕黏膜无佐剂加强疫苗展开研究，发现其可通过重塑淋巴结免疫细胞引发保护性黏膜免疫。这为设计安全有效的呼吸道病原体疫苗提供了依据。

新冠疫情的爆发，让人们深刻认识到呼吸道病原体的威胁。在预防 SARS-CoV-2 感染和传播方面，诱导黏膜病毒特异性 IgA 反应（IgA 是一种抗体，在黏膜免疫中发挥重要作用）至关重要。然而，传统的肠胃外疫苗接种（如肌肉注射等方式）无法在呼吸道黏膜诱导出强烈的 IgA 反应，使得宿主仍有感染和传播病毒的风险。此外，虽然已有研究表明肠胃外初免后进行鼻内加强可引发黏膜免疫反应，但无佐剂鼻内加强疫苗诱导抗原特异性 IgA 在黏膜部位产生的机制尚不清楚。在这样的背景下，来自耶鲁大学医学院（Yale School of Medicine）的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Nature Immunology》上。这一研究对于理解黏膜免疫机制、开发更有效的疫苗具有重要意义。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先是动物实验，使用了多种品系的小鼠，包括 C57BL/6J、Aicda-ERT2-Cre-Rosa26-tdTomato Prdm1-EYFP 小鼠等。通过给小鼠进行不同方式的疫苗接种和处理，观察免疫反应。其次，运用了流式细胞术，可对不同免疫细胞进行标记和分析，如检测肺组织中抗原特异性 T 细胞、B 细胞的数量和比例。还利用了 ELISA 技术，用于测量血清和支气管肺泡灌洗液（BALF）中特定抗体（如 SARS-CoV-2 spike S1 亚基特异性 IgA 和 IgG）的含量。此外，单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术用于分析免疫细胞群体的早期变化。

无佐剂鼻内加强疫苗引发黏膜 IgA 回忆反应

研究人员对 C57BL/6J 小鼠先进行肌肉注射（i.m.）编码全长 SARS-CoV-2 刺突蛋白的 mRNA - 脂质纳米颗粒（mRNA-LNP）疫苗，再在第 14 天进行鼻内（i.n.）无佐剂 SARS-CoV-2 刺突蛋白加强免疫。结果发现，加强免疫后，肺组织中抗原特异性 CD4⁺和 CD8⁺T 细胞以及 IgA⁺抗体分泌细胞（ASCs）显著增加，且仅接受鼻内加强的小鼠 BALF 和血清中 SARS-CoV-2 S1 亚基特异性 IgA 含量上升。这表明无佐剂刺突蛋白鼻内递送可快速触发肺部强烈的抗原特异性免疫反应。

黏膜 IgA 反应源自循环记忆细胞

通过建立联体小鼠模型，将 CD45.2 小鼠肌肉注射 mRNA-LNP 疫苗后与 CD45.1 小鼠配对，对其中一只进行鼻内加强免疫。发现鼻内加强免疫小鼠肺部的抗原特异性 T 细胞和 IgA⁺ASCs 大多来源于肌肉注射初免小鼠的循环记忆细胞，说明循环免疫细胞足以在鼻内加强免疫后引发肺部抗原特异性抗体反应，且局部黏膜 T 细胞和 IgA 反应源自肌肉注射 mRNA-LNP 疫苗时致敏的细胞。

淋巴结记忆 B 细胞是黏膜 IgA 反应的主要来源

肌肉注射 mRNA-LNP 疫苗可诱导腹股沟淋巴结产生抗原特异性生发中心（GC）B 细胞反应。通过抑制淋巴细胞从淋巴结流出的实验发现，IgA⁺B 细胞起源于淋巴结，且在鼻内加强免疫后 2 天内从淋巴结流出。此外，命运映射实验表明，肺黏膜 IgA 回忆反应源自初次免疫时形成的 GC B 细胞，说明淋巴结驻留记忆 B 细胞在黏膜回忆 IgA 反应中起关键作用。

CXCR3 依赖的信号通路招募记忆淋巴细胞

对鼻内加强免疫后的小鼠进行单细胞 RNA 测序，发现免疫细胞群体发生早期变化，如 Ifng⁺Gzmb⁺自然杀伤（NK）细胞、记忆或活化的 Cd44⁺Cxcr3⁺Cd4⁺和 Cd44⁺Cxcr3⁺Cd8⁺T 细胞等增多。ELISA 检测发现，鼻内加强免疫后 CXCL9 和 CXCL10 表达显著升高，且阻断 CXCR3 - CXCL9 和 CXCR3 - CXCL10 信号通路会减少肺部相关免疫细胞和 S1 特异性 IgA。这表明该信号通路在招募记忆淋巴细胞中起关键作用。

无内毒素鼻内加强疫苗诱导黏膜回忆反应

为排除 SARS-CoV-2 刺突蛋白制备过程中脂多糖（LPS）污染作为佐剂的可能性，研究人员进行了一系列实验。发现使用的刺突蛋白不含有先天免疫刺激物，且去除 LPS 前后的刺突蛋白作为鼻内加强疫苗，诱导的免疫反应无显著差异，说明无佐剂鼻内加强疫苗诱导的免疫反应不是由 LPS 污染驱动的，刺突蛋白可作为安全的鼻内疫苗加强剂。

预先存在的 CD4⁺T 细胞作为天然佐剂

研究发现，预先存在的 CD4⁺T 细胞对肺部免疫细胞的积累和黏膜 IgA 回忆反应至关重要。去除 CD4⁺T 细胞会导致肺部相关免疫细胞减少，BALF 中 S1 特异性 IgA 和 IgG 降低，且使小鼠对 SARS-CoV-2 感染的保护作用丧失，表明 CD4⁺T 细胞在鼻内加强疫苗诱导的保护性免疫中不可或缺。

CD40 和 TGF-β 信号驱动肺部 IgA ASC 分化

阻断 CD40L 信号和 TGF-β 信号会减少肺部抗原特异性 IgA⁺浆细胞的发育，降低 BALF 中 S1 特异性 IgA 水平，说明 CD40 和 TGF-β 刺激对未佐剂刺突蛋白鼻内加强免疫时，启动 B 细胞发育为抗原特异性 IgA⁺ASCs 具有重要作用。

重复鼻内加强疫苗增强黏膜 IgA 反应

研究人员对小鼠进行不同方式的加强免疫后发现，与单次鼻内加强相比，第二次鼻内加强可进一步增强上、下呼吸道黏膜的抗原特异性 IgA 反应，提高肺部和鼻黏膜中 IgA⁺ASCs 数量以及相关抗体水平。

研究表明，无佐剂蛋白鼻内加强疫苗可通过利用淋巴结驻留记忆细胞，将系统免疫转化为强大的黏膜回忆反应，CD4⁺T 细胞作为天然佐剂发挥重要作用。这一发现为开发针对呼吸道病原体的安全有效黏膜疫苗策略提供了理论依据，有助于更好地预防呼吸道病毒感染。同时，研究也指出，虽然在小鼠模型和部分动物实验中取得了有意义的成果，但仍需在非人灵长类动物中进行进一步优化研究，以更全面地评估和推广这一疫苗策略。