早期吸入减毒牛分枝杆菌BCG后人体呼吸道和全身免疫反应的动态特征研究

为解决结核病（TB）疫苗设计中保护性免疫机制不明确的问题，英国牛津大学研究人员开展了一项随机对照人体吸入减毒牛分枝杆菌BCG的挑战模型研究。结果显示，BCG感染后第7天呼吸道出现嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、NK细胞和Donor-Unrestricted T细胞频率显著增加，同时伴随干扰素-γ+BCG特异性CD4+T细胞的系统性激活。该研究揭示了早期黏膜免疫的关键通路（如MHC-II抗原提呈和T细胞活化），为新型TB疫苗研发提供了重要靶点。

　　

论文解读
结核病（TB）作为全球单一病原体致死率最高的传染病，其疫苗研发长期受限于对保护性免疫机制理解的不足。现有唯一获批疫苗卡介苗（BCG）虽能预防儿童重症TB，但对成人肺结核的保护效力有限。传统动物模型（如小鼠）因与人类免疫应答的显著差异，难以准确预测疫苗在人体中的效果。为此，英国牛津大学的研究团队设计了一项创新性的人体吸入减毒牛分枝杆菌BCG挑战模型，旨在通过精确控制的实验条件，揭示早期免疫反应的动态特征及其与保护性免疫的潜在关联。

该研究采用随机双盲对照设计，招募了20名未感染结核分枝杆菌（M.tb）且未接种过BCG的英国健康成人。志愿者被分为两组分别吸入1×10⁷CFU BCG或生理盐水对照，并在第2天或第7天进行支气管镜检查以获取支气管肺泡灌洗液（BAL）。通过多组学分析和单细胞RNA测序技术，研究者系统比较了不同时间点的免疫细胞组成、功能状态及基因表达变化。

研究发现，在BCG感染后第7天，BAL中嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、NK细胞和Donor-Unrestricted T细胞的频率显著升高，而抗原呈递细胞（APCs）的比例则下降。血液样本显示干扰素-γ⁺BCG特异性CD4⁺T细胞数量在第7天达到峰值，且这些细胞同时存在于BAL和血液中。基因通路分析表明，早期免疫反应涉及吞噬作用、MHC-II抗原加载、T细胞激活及增殖等关键过程。值得注意的是，尽管BCG缺乏ESAT-6等毒力因子且未形成肉芽肿，但其诱导的免疫特征与M.tb感染存在部分相似性。

在技术方法上，研究团队运用了以下核心技术：

1. 人体吸入挑战模型：通过雾化吸入减毒BCG建立可控的早期感染场景；
2. 支气管镜检查与BAL采集：精准获取呼吸道局部样本以分析黏膜免疫应答；
3. 单细胞RNA测序（scRNA-seq）：解析BAL中25种免疫细胞的转录组特征；
4. 多组学整合分析：结合基因富集分析和细胞亚群评分揭示免疫调控网络。

研究结果进一步显示，BCG感染后第7天的系统性免疫反应（如外周血IFN-γ⁺T细胞增多）与局部黏膜变化高度同步，提示呼吸道可能是疫苗诱导保护性免疫的关键靶点。此外，scRNA-seq数据发现NK细胞和MAIT细胞表达Th1型基因特征，暗示其可能直接参与病原体清除。尽管动物模型中观察到的某些免疫现象（如中性粒细胞早期募集）在本研究中未能完全复现，但BCG仍展现出独特的免疫调节特性。

讨论部分强调，该研究首次在人体中证实了减毒BCG可快速激活多维度免疫防御机制，包括先天免疫细胞的直接杀伤功能和适应性免疫的协同作用。特别是Donor-Unrestricted T细胞和NK细胞的早期活化，为开发新型疫苗佐剂提供了新思路。然而，由于BCG的毒力缺陷，该模型无法完全模拟M.tb感染的复杂病理过程，未来需结合非人灵长类动物模型进行验证。研究团队还指出，志愿者中观察到的轻度呼吸道症状可能与BCG的免疫原性相关，但所有参与者均在3个月内清除了肺部BCG，证实了其安全性。

这项发表在《Nature Communications》的研究不仅深化了对TB早期免疫应答的认识，更为优化疫苗设计指明了方向——通过靶向黏膜部位的先天与适应性免疫协同作用，可能实现更高效的病原体控制。研究结果也提示，未来疫苗评价应更多关注局部免疫指标而非仅依赖全身反应。

（全文约2000字）