外周血单个核细胞电特性变化揭示SARS-CoV-2暴露与疫苗接种后的免疫保护新标志物

本研究利用介电泳技术(DEP)首次系统分析了COVID-19不同免疫状态（未感染/康复/疫苗接种）人群外周血单个核细胞(PBMCs)的电生理特征变化，发现细胞膜电导(Geff)和胞质电导率(σcyto)可作为新型免疫保护相关标志物(CoP)，为快速评估疫苗效力及群体免疫水平提供了创新方法。

　　

在COVID-19大流行期间，一个关键科学问题始终困扰着全球：如何快速评估个体对SARS-CoV-2的免疫保护水平？传统基于抗体滴度的检测存在滞后性，而T/B细胞免疫分析又面临技术复杂、成本高的瓶颈。更棘手的是，常规免疫监测难以区分"近期感染"与"持续保护"的状态。这一困境因2020-2021年全球封锁措施变得尤为突出——当人群接触其他病原体机会骤减时，研究者首次获得了观察"纯净"免疫状态的独特窗口。

英国萨里大学（University of Surrey）与哈利法科技大学（Khalifa University of Science and Technology）的联合团队在《Scientific Reports》发表创新研究，通过介电泳(dielectrophoresis, DEP)技术破解了这一难题。研究人员设计了三阶段实验：首先采集COVID-19未感染、自然康复、两剂/三剂疫苗接种者的PBMCs；随后用SARS-CoV-2刺突蛋白受体结合域(RBD)体外刺激；最后通过DEPtech 3DEP系统检测细胞电参数变化。关键技术包括：多频DEP分析获取细胞膜电容(C_eff)、电导(G_eff)及胞质电导率(σ_cyto)；单细胞RNA测序(scRNA-seq)验证转录组响应；建立均值差异值(MDV)作为综合指标。

基线电特性揭示免疫记忆特征
未感染组PBMCs呈现高σ_cyto(0.39±0.02 S/m)，而疫苗接种组显著降低至0.28±0.02 S/m(p=0.0012)。随时间分析显示，σ_cyto在接种后6周内持续下降，提示该参数可反映免疫记忆建立过程。

RBD刺激诱发特异性电响应

接种组经RBD刺激后G_eff变化幅度显著高于未感染组(p=0.023)，且MDV响应强度与接种时间呈负相关(r²=0.5-0.83)，表明DEP可量化免疫活性。

先天免疫主导早期响应
scRNA-seq显示3小时RBD刺激主要激活单核细胞中TNF/IL-6等炎症因子基因，而记忆B/T细胞未见BCR/TCR信号通路激活，说明DEP检测到的是先天免疫的快速电生理响应。

这项研究开创性地证明：PBMCs的电特性变化可作为评估SARS-CoV-2免疫保护的新型生物标志物。特别值得注意的是：

1. σ_cyto的持续降低可能反映记忆B细胞累积，这与文献报道接种后IgG⁺CD27⁺B细胞增加现象吻合；
2. MDV的动态变化模式与已知抗体衰减曲线一致，但DEP检测仅需3小时，远快于传统方法；
3. 自然感染与疫苗接种组呈现相反方向的电响应，暗示二者免疫记忆形成机制存在差异。

该技术突破的意义远超COVID-19领域——DEP平台可扩展至其他传染病疫苗评估，其快速（30分钟出结果）、低成本（无需标记抗体）、易标准化等特点，为未来大流行应对提供了革命性工具。正如作者强调："这种方法测量的是免疫系统对挑战的反应能力，因此可能广泛适用于其他疾病"。