可注射3D肌肉样组织联合基质与免疫细胞构建仿生模型，重现预测mRNA疫苗免疫原性的快速免疫特征

本综述创新性地构建了一种包含可注射3D肌肉样组织（3D-MT）、基质细胞与免疫细胞（PBMC）的仿生模型，通过体外模拟BNT162b2 mRNA疫苗肌肉注射，系统揭示了局部组织细胞（如成纤维细胞与肌源性细胞）通过表达RNA传感器（TLR3/RIG-I/MDA5）、释放细胞因子（IL-6/IL-15/TNF-α）与趋化因子（MCP-1/IP-10/MIP-1β），显著调控抗原呈递细胞（APC）迁移、分化（单核/巨噬细胞/mDC）及激活状态（CD86/CXCR3/CCR7），并成功诱导与体内保护性抗体反应相关的早期先天免疫模块（MX1/IRF1/IFN-γ），为疫苗非临床评估提供了新型人源化体外平台。

　　

背景：系统疫苗学研究发现，早期先天免疫特征与疫苗介导的保护作用相关，其诱导过程可能涉及免疫与非免疫细胞的共同参与。为解析肌肉与基质细胞的贡献，本研究通过人源原代细胞系统模拟了抗COVID-19 BNT162b2 mRNA疫苗的肌肉内注射过程，该系统由3D肌肉样组织（3D-MT）、成纤维细胞及外周血单核细胞（PBMC）组成。

方法：研究采用人包皮成纤维细胞BJ（ATCC CRL-2522）、从健康捐赠者肌肉活检中分离的肌源性祖细胞（MP）及其分化的肌管（MT），以及通过聚乙二醇纤维蛋白原（PF）水凝胶构建的3D-MT模型。细胞模型以1 μg/mL浓度BNT162b2疫苗刺激，通过免疫荧光检测SARS-CoV-2 Spike（S）蛋白表达，定量PCR分析RNA传感器（TLR3、TLR7、TLR8、RIG-I、MDA5）及干扰素诱导基因（MX1、IRF1、IFNB1、IFNL1），ELISA及ELLA平台检测细胞因子（IL-6、TNF-α、IL-15、IFN-γ）与趋化因子（IL-8/CXCL8、IP-10/CXCL10、RANTES/CCL5、MCP-1/CCL2、MIP-1β/CCL4）分泌。通过Transwell实验评估条件培养基（CM）对PBMC迁移的影响，流式细胞术分析抗原呈递细胞（APC）表型（单核细胞、巨噬细胞、髓样树突状细胞mDC）及其活化标志物（CD86、CXCR3、CXCR4、CCR7）。

结果：BNT162b2疫苗可被所有细胞类型识别，但仅成纤维细胞有效翻译Spike抗原。疫苗刺激的3D-MT释放的因子促进单核细胞与巨噬细胞招募，并诱导炎症性巨噬细胞活化；基质细胞来源因子提高树突状细胞频率与活化。疫苗暴露的3D-MT与成纤维细胞条件培养基可诱导PBMC表达早期先天免疫模块（包括IL-6、TNF-α、IL-15、IFN-γ、MIP-1β、MCP-1、IP-10、MX1、IRF1），该模块与BNT162b2疫苗接种者保护性反应相关。

在RNA传感器表达方面，除TLR7低表达外，其余传感器在基础状态下均有表达。疫苗刺激后，MP、MT及3D-MT中RIG-I与MDA5表达上调，3D-MT还诱导TLR3表达。成纤维细胞组成性分泌MCP-1/CCL2，疫苗诱导后释放IL-8/CXCL8；MP主要产生IP-10/CXCL10；MT高基础表达MCP-1/CCL2，疫苗刺激后释放IL-8/CXCL8、IP-10/CXCL10及RANTES/CCL5；3D-MT在疫苗注射24小时内快速上调所有趋化因子，且MX1表达与IP-10、RANTES诱导同步。

迁移实验显示，疫苗注射的3D-MT条件培养基（1:10稀释）显著促进PBMC迁移，其中单核细胞（CD14⁺）与巨噬细胞（CD11b⁺CD14^-）招募增强，而mDC迁移主要由基础状态因子驱动。免疫表型分析表明，疫苗直接刺激促进单核细胞向CD16⁺活化巨噬细胞分化；成纤维细胞条件培养基增加总CD11c⁺ mDC频率，诱导CD86表达及CXCR3上调；3D-MT条件培养基增强mDC的CD86、CXCR4与CCR7表达，提示活化与淋巴器官归巢能力提升。

分子模块分析进一步证实，成纤维细胞条件培养基特异性诱导PBMC分泌IFN-γ与IP-10，并上调MX1与IRF1；3D-MT条件培养基则显著提升IL-6、TNF-α与MIP-1β释放。层级聚类表明，疫苗直接作用主要诱导MCP-1；肌肉微环境驱动炎症因子（TNF-α、IL-6、IL-15）与趋化因子（MIP-1β）表达；基质微环境强化IFN相关签名（IFN-γ、IP-10、MX1、IRF1）。

结论：结合人PBMC、基质与肌肉细胞的模型可用于体外验证系统疫苗学发现及非动物疫苗临床前测试。该研究强调了非免疫细胞（如成纤维细胞与肌细胞）通过调控局部免疫微环境，在mRNA疫苗免疫原性中的关键作用，为下一代mRNA疗法的优化提供了新视角。