《Human Vaccines & Immunotherapeutics》：Next-generation vaccine adjuvants: Integrating nanotechnology, systems immunology, and computational approaches for precision vaccinology
基于纯化抗原、重组蛋白和核酸平台的疫苗日益依赖于佐剂以在人体中诱导强大、持久且适当极化的免疫反应。尽管经典佐剂如铝盐和水包油乳液已使许多已许可疫苗取得成功，但其大多基于经验的设计限制了其对新兴病原体和人群特异性需求的适应性。本综述通过整合基于纳米技术的递送系统、先天免疫信号机制以及与人类疫苗接种相关的系统级计算策略，提出了一个面向下一代疫苗佐剂开发的转化框架。研究人员总结了已许可和先进佐剂（包括明矾、MF59、AS01/AS04、皂苷、Toll样受体（Toll-like receptor, TLR）激动剂和脂质纳米颗粒（lipid nanoparticles, LNPs））的作用机制和临床相关性，重点涉及流感、人乳头瘤病毒（HPV）、带状疱疹和COVID-19疫苗。通过将免疫学机制与递送工程和预测建模联系起来，本综述强调了支持更安全、更有效的人类疫苗的理性策略。
**引言：从经验性佐剂使用到理性免疫工程**
疫苗接种是人类历史上最成功的医疗干预措施之一，每年预防数百万例死亡并重塑全球公共卫生。基于减毒或灭活病原体的传统疫苗已有效控制天花、脊髓灰质炎和麻疹等疾病。然而，随着传染性和慢性疾病复杂性的增加（如SARS-CoV-2等新兴病原体和免疫逃逸性癌症），传统疫苗平台依赖经验性佐剂配方的局限性日益暴露。亚单位疫苗和重组疫苗虽更安全、稳定，但通常免疫原性较低，需要策略性设计的佐剂来触发强效且持久的免疫反应。佐剂源于拉丁语“adjuvant”（意为“帮助”），已不再是被动增强免疫的辅助剂，而是精准免疫调节剂，可塑造疫苗诱导保护作用的强度和性质。经典佐剂如明矾、MF59和CpG ODN展示了先天免疫激活的力量，但其机制可预测性、组织特异性靶向和个性化仍有限。尽管许多综述总结了佐剂类型和机制，但很少有研究系统地将免疫途径与计算建模、纳米技术和系统免疫学的进展联系起来。这一概念差距限制了免疫信号与材料科学的理性整合，而这对于设计下一代安全、适应性疫苗至关重要。当代疫苗学的最新进展强调了佐剂在增强疫苗效力和调节免疫反应中的关键作用。现代疫苗平台（特别是亚单位、重组和mRNA疫苗）通常内在免疫原性有限，因此需要有效佐剂来诱导强大且持久的免疫保护。疫苗佐剂不仅能增强抗原呈递和先天免疫激活，还能塑造适应性免疫反应的强度和性质。近年来，越来越多的关注点转向开发具有改进安全性和靶向免疫调节特性的下一代佐剂。因此，理解不同佐剂类别的作用机制、临床应用和安全性考虑对于理性疫苗设计和开发更有效的疫苗至关重要。本综述旨在全面概述已许可和新兴疫苗佐剂，重点强调其作用机制、免疫学特性、优势、局限性和当前临床相关性。
**佐剂科学的演变：从粗放增强剂到机制精准工具**
佐剂发现的历史紧密反映了现代免疫学的演变。1925年，Gaston Ramón观察到某些物质（如琼脂、卵磷脂或皂苷）能增强动物体内白喉和破伤风抗毒素的产生，这是佐剂活性的首次证据。这一发现标志着佐剂科学的诞生，将疫苗配方从纯经验过程转变为由免疫学原理指导的领域。随着疫苗抗原越来越纯化（从全病原体转向亚单位和重组形式），其内在免疫原性下降，从而加剧了对佐剂的需求以恢复或增强免疫效力。最早且最广泛使用的佐剂是铝基化合物，统称为明矾。1926年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了氢氧化铝、磷酸铝和硫酸铝，它们迅速成为许多人用疫苗的标准成分。明矾主要通过注射部位的储存库效应发挥作用，使抗原持续释放并促进抗原呈递细胞（APC）摄取。它主要诱导Th2偏向反应，特点是强抗体产生但T细胞激活有限。尽管明矾在乙型肝炎和百白破（DTP）等疫苗中具有显著的安全记录和广泛使用，但其无法诱导强Th1或细胞毒性T淋巴细胞（CTL）反应，这推动了更多通用佐剂系统的追求。20世纪末，由于分子免疫学和先天免疫信号学的进展，佐剂设计从经验配方转向理性设计。水包油乳液如MF59和AS03作为安全、强效的替代品出现，可诱导平衡的Th1/Th2反应并增强体液和细胞免疫。同时，皂苷类佐剂如QS-21和Matrix-M引入了纳米颗粒免疫刺激剂的新范式，能够促进强CTL反应。同时，Toll样受体（TLR）激动剂如单磷酰脂质A（MPL；TLR4激动剂）和CpG寡脱氧核苷酸（TLR9激动剂）的发现，使得靶向激活先天免疫途径成为可能，模拟自然感染同时保持高安全性。21世纪，纳米技术和免疫工程的整合从根本上重新定义了佐剂开发。新型系统如脂质体、聚合物纳米颗粒和脂质纳米颗粒（LNP）现在具有双重功能：作为抗原递送载体同时刺激先天免疫传感器。针对COVID-19的LNP基mRNA疫苗的临床成功 exemplifies了这一范式，表明递送载体本身可以通过促进胞质递送和免疫激活而充当有效佐剂。随着时间的推移，佐剂分类已从基于成分的框架演变为基于机制的框架。历史上，佐剂根据其物理或化学性质分组：矿物盐、乳液或微生物衍生物。在现代疫苗学中，它们更准确地根据免疫功能分类，分为两大组：递送系统（促进抗原稳定、控制释放和有效呈递给免疫细胞，如脂质体、乳液、聚合物或脂质纳米颗粒）和免疫刺激佐剂（直接激活模式识别受体（PRR）和细胞因子信号网络，如TLR激动剂、皂苷和微生物成分）。这种功能分类反映了从经验增强到精准免疫调节的概念转变，其中佐剂被设计为根据抗原特性和疾病靶点引发特定的免疫结果（体液、细胞或粘膜）。如图1所示，免疫佐剂来源于多种生物和合成来源，每种都具有独特的免疫刺激特性，有助于疫苗效力和免疫调节。
**佐剂功能的免疫学架构：将先天感知与适应性记忆联系起来**
佐剂是现代疫苗不可或缺的组成部分，作为免疫增强剂增强疫苗诱导免疫反应的大小和性质。尽管抗原单独可以启动免疫识别，但其内在免疫原性（特别是在亚单位、重组或肽基疫苗中）通常不足以产生持久或保护性免疫。佐剂通过激活先天免疫传感器、优化抗原加工和协调适应性免疫反应以实现长期保护来弥合这一差距。在机制上，佐剂在免疫级联反应的多个水平上发挥作用。它们通过模式识别受体（PRR，如Toll样受体（TLR）和NOD样受体（NLR））的参与刺激抗原呈递细胞（APC），特别是树突状细胞和巨噬细胞。这种激活增强了通过主要组织相容性复合体（MHC）分子进行的抗原摄取、加工和呈递，从而启动CD4
+辅助和CD8
+细胞毒性T淋巴细胞（CTL）。由此产生的先天和适应性免疫之间的相互作用促进了平衡的反应，包括抗体介导和细胞介导的臂。例如，铝基佐剂主要通过储存库形成和炎症小体激活促进Th2偏向免疫反应并增强抗体产生。相比之下，乳液基佐剂如MF59和AS03增强免疫细胞募集并改善抗原向引流淋巴结的递送。TLR激动剂佐剂，包括CpG寡脱氧核苷酸和单磷酰脂质A（MPL），通过激活先天免疫信号通路诱导强效Th1偏向细胞免疫反应。这些机制差异在决定疫苗诱导免疫的质量、持久性和特异性中起关键作用。理想佐剂应具有明确且可重复的生物活性，确保在包括婴儿、老年人和免疫功能低下者在内的不同人群中产生强烈且一致的免疫刺激，同时最小化局部炎症或全身反应原性。佐剂通过多个免疫维度增强疫苗性能：增强抗原免疫原性、免疫记忆持久性、改善免疫反应质量、诱导粘膜免疫。从公共卫生角度看，佐剂在抗原剂量节约中起关键作用，允许从有限抗原库存中生产更多疫苗剂量，这在大流行期间或资源有限环境中特别有价值。此外，在多价疫苗配方中，佐剂最小化抗原干扰并帮助实现针对多个靶点的平衡免疫反应。尽管有许多好处，佐剂并非没有局限性。它们缺乏直接的抗菌或治疗活性，并且可能因抗原结构、给药途径或宿主免疫状态而效果不同。因此，设计最佳佐剂-抗原对需要深入理解免疫信号通路、细胞因子调节和宿主-病原体相互作用，以确保安全性和有效性。最终，佐剂作为免疫架构师，微调免疫景观以实现精确、强效和持久的保护。它们不仅代表辅助成分，而且是定义从经验免疫到基于机制的理性疫苗设计转变的关键元素，这是下一代疫苗学的基石。图2总结了佐剂增强免疫反应的主要机制，包括抗原呈递细胞激活、细胞因子诱导和适应性免疫刺激。
**佐剂与抗原的精准配对：迈向理性疫苗工程**
疫苗接种的成功不仅取决于抗原的分子设计，还取决于佐剂的策略性选择以补充其免疫学特性。不同类型的抗原（蛋白质、肽、多糖或核酸）引发不同的免疫谱，因此需要量身定制的佐剂策略以优化效力、持续时间和安全性。理解这些抗原-佐剂关系能够实现理性设计精准疫苗，诱导平衡的体液、细胞和粘膜免疫。蛋白质和亚单位抗原：基于蛋白质和亚单位的疫苗是最安全、最成熟的疫苗平台之一；然而，由于缺乏病原体相关分子模式（PAMP），它们本质上是弱免疫原。因此，它们依赖强效佐剂激活先天途径并增强抗原呈递。铝盐（明矾）仍是最广泛使用的佐剂，通过Th2偏向机制诱导强抗体反应。然而，其无法引发强Th1或CTL反应导致了更复杂系统的开发。水包油乳液（MF59、AS03）促进平衡的Th1/Th2免疫，用于流感和肝炎疫苗。皂苷类佐剂（QS-21、Matrix-M）诱导强细胞免疫并增强交叉呈递，如带状疱疹疫苗Shingrix（AS01，MPL+QS-21）所示。纳米颗粒载体（如PLGA和脂质体）改善抗原稳定性和向APC的靶向性，延长免疫激活。肽基疫苗：肽疫苗具有高特异性和安全性，但由于快速降解和MHC I/II类呈递效率低下，免疫原性差。TLR激动剂如CpG ODN（TLR9）、Poly I:C（TLR3）和MPL（TLR4）是先天免疫激活的关键增强剂，驱动细胞因子分泌和DC成熟。皂苷类佐剂（如QS-21）放大CD8
+ CTL反应，这在癌症和慢性病毒感染中至关重要。纳米颗粒配方（PLGA、脂质体或脂质纳米载体）提供持续抗原释放并防止蛋白水解降解。组合佐剂，如CpG+QS-21或TLR激动剂+乳液系统，已在治疗性癌症疫苗中显示出协同增强体液和细胞免疫的作用。多糖和糖缀合物疫苗：源自细菌荚膜的多糖疫苗诱导T细胞非依赖性反应，在婴儿和老年人中短命且免疫原性差。与蛋白载体（CRM197、破伤风类毒素）结合可将其转化为T细胞依赖性抗原，增强记忆形成。传统佐剂如明矾和MF59可增强抗体滴度并扩大血清型覆盖范围，而磷酸钙提供了一种生物相容性替代品，具有最少的IgE诱导，适合重复免疫。最近的进展探索了纳米缀合物佐剂，其中多糖与纳米颗粒支架偶联以诱导针对病原体的平衡Th1/Th2免疫。DNA和mRNA疫苗：基于核酸的疫苗代表了疫苗学的范式转变。其效力取决于有效的细胞内递送和先天免疫激活。脂质纳米颗粒（LNP）已成为金标准，因为它们封装并稳定核酸，同时通过内体逃逸促进胞质递送。重要的是，LNP中的可电离脂质可以参与TLR7/8和RIG-I途径，提供内在佐剂性。聚合物载体（PLGA、阳离子聚合物）和TLR激动剂（CpG、Poly I:C）也被用于增强免疫激活并诱导I型干扰素反应，增强CD4
+和CD8
+ T细胞反应。辉瑞- BioNTech（BNT162b2）和Moderna（mRNA-1273）疫苗的临床成功验证了LNP作为多功能佐剂递送系统，定义了下一代免疫平台。减毒活疫苗和病毒载体疫苗：减毒活疫苗和病毒载体疫苗通过模拟感染并促进原位抗原表达自然引发强免疫。尽管它们通常不需要外源佐剂，但某些配方受益于佐剂以增强粘膜免疫、延长保护或实现剂量节约。壳聚糖基佐剂由于其粘附和免疫刺激特性，增强局部IgA和粘膜免疫激活。二氧化硅纳米颗粒、脂质体和胆汁体已被用于增加抗原保留和APC靶向，特别是在针对流感、霍乱和脊髓灰质炎病毒的鼻内或口服疫苗中。粘膜佐剂在预防上皮入口屏障处的感染中发挥越来越重要的作用，这是下一代免疫策略的前沿。基于AI的预测模型的整合可能实现佐剂-抗原匹配的实时优化，用于精准疫苗学。疫苗的免疫原性潜力关键取决于抗原结构
和佐剂机制之间的分子相容性。主要疫苗佐剂的代表性临床研究和许可应用总结于表1，同时列出其免疫效应和安全性概况。佐剂是疫苗配方中不可或缺的组分，通过多种物理化学和生物学机制增强免疫反应。在过去一个世纪中，佐剂分类已从基于经验、成分的系统演变为整合免疫学、纳米技术和材料科学的机制导向框架。广义上，佐剂分为两大类：递送系统（促进抗原运输、呈递和储存库形成以优化免疫细胞相互作用）和免疫刺激佐剂（直接激活先天免疫途径、细胞因子分泌和适应性免疫极化）。以下部分总结了当前在疫苗学中已批准或正在积极研究的主要佐剂类别。
**矿物盐类佐剂**
铝基佐剂（明矾）：铝盐，统称为明矾，是最古老、最广泛使用的人用疫苗佐剂。1926年获批，明矾至今仍是甲/乙型肝炎、白喉、破伤风、百日咳和人乳头瘤病毒（HPV）疫苗的组成部分。明矾通过在注射部位形成储存库、持续释放抗原并促进抗原呈递细胞（APC）募集来增强免疫反应。它主要诱导Th2偏向的体液反应，产生强抗体滴度但有限的Th1或细胞毒性T淋巴细胞（CTL）活性。尽管安全且成本效益高，明矾的局限性包括最小化细胞免疫和偶有肉芽肿形成。当前研究集中于混合明矾纳米颗粒复合物和TLR激动剂共配方以克服这些限制。磷酸钙佐剂：磷酸钙提供了铝盐的生物相容性和可生物降解替代品。它诱导平衡的Th1/Th2谱的体液和细胞免疫，特别适合细胞内病原体靶点。其天然存在最小化长期毒性风险，但配方可重复性和颗粒聚集等挑战限制了大规模部署。纳米磷酸钙佐剂的最新创新显示出增强的免疫效力和物理化学稳定性。
**乳液类佐剂**
水包油（O/W）乳液：O/W乳液由分散在水中的亚微米油滴组成，促进抗原摄取和控制释放。MF59，一种基于角鲨烯的乳液，是第一个获批的此类佐剂（流感疫苗Fluad），通过募集单核细胞和树突状细胞、增强细胞因子表达和促进抗原运输发挥作用。AS03，含有角鲨烯和α-生育酚，进一步放大先天激活并实现抗原剂量节约，在大流行期间特别有益。MF59和AS03均引发平衡的Th1/Th2反应，在老年人和免疫功能低下者中有效。油包水（W/O）乳液：W/O乳液，如弗氏佐剂和Montanide ISA系列，形成长效储存库并诱导强Th1偏向细胞反应。尽管经典弗氏佐剂因反应原性仅限于临床前研究，Montanide ISA 51和720已成为治疗性癌症和兽医疫苗中的有价值组分，提供强CTL激活同时保持可接受的耐受性。
**纳米颗粒和纳米结构佐剂**
聚合物纳米颗粒（PLGA）：可生物降解的聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）纳米颗粒保护抗原免受降解并实现持续释放。它们改善树突状细胞摄取和交叉呈递，诱导体液和细胞反应。PLGA经FDA批准，适用于蛋白质、DNA和mRNA疫苗。壳聚糖纳米颗粒：源自甲壳素的壳聚糖是一种阳离子多糖，具有粘附和免疫刺激特性，适合粘膜疫苗。它促进上皮粘附并增强IgA和全身性IgG反应，使其有希望用于针对呼吸道和肠道感染的鼻内和口服疫苗。脂质纳米颗粒（LNP）：LNP通过mRNA疫苗的成功（辉瑞- BioNTech、Moderna）革新了疫苗接种。由可电离脂质、胆固醇、磷脂和PEG-脂质组成，它们稳定mRNA、促进胞质递送并激活TLR7/8信号。LNP同时作为递送载体和先天免疫激活剂，构成了下一代核酸疫苗和癌症免疫疗法的基础。无机和金属纳米颗粒佐剂：金属基纳米颗粒如银（AgNPs）和金（AuNPs）表现出强抗原负载和免疫刺激能力。AuNPs为抗原缀合提供稳定支架，改善体液和CTL反应。氧化锌（ZnO）和氧化钴（Co
3O
4）纳米颗粒调节细胞因子分泌并促进Th1/Th2平衡。二氧化硅纳米颗粒（SiNPs）提供可调孔隙率和生物相容性。
**佐剂作用的机制途径：通过纳米结构系统进行细胞编程**
佐剂通过桥接先天和适应性免疫系统来增强疫苗效力，充当免疫催化剂，放大、塑造和维持保护性反应。与提供特异性的抗原不同，佐剂通过互补的生物学和物理化学机制协调免疫激活。其作用包括先天免疫刺激、抗原储存库形成、APC激活、免疫极化和粘膜增强，共同决定疫苗效力和持久性。佐剂可以分为机制类别，决定其对抗原递送、先天激活和适应性极化的影响。主要类别的疫苗佐剂在其组成、作用机制和免疫学特性上有所不同。如表2所总结，每种佐剂系统诱导不同的先天和适应性免疫反应，有助于疫苗效力和免疫调节。表2中总结的信息来自已发表的实验研究和临床报告。
**先天免疫的激活**：先天免疫系统提供抵御病原体的第一道防线，通过模式识别受体（PRR）识别保守的微生物基序，包括Toll样受体（TLR）、NOD样受体（NLR）和RIG-I样受体（RLR）。佐剂模仿这些微生物信号以启动NF-κB和IRF3/7信号级联反应，导致IL-1β、IL-6、TNF-α和I型干扰素的释放。这些细胞因子在注射部位募集并激活抗原呈递细胞（APC），如树突状细胞（DC）和巨噬细胞。不同的佐剂激活不同的先天免疫信号通路。例如，MPL作为TLR4激动剂，CpG ODN（TLR9激动剂）通过促进IL-12和IFN-γ分泌诱导Th1偏向反应。相反，明矾激活NLRP3炎症小体，导致caspase-1介导的IL-1β释放和局部炎症。类似地，脂质纳米颗粒（LNP）在mRNA疫苗递送过程中通过参与TLR7/8和RIG-I途径表现出内在佐剂性。除了先天免疫激活，许多佐剂还通过持续抗原保留和控制释放机制改善疫苗效力。
**抗原储存库形成和持续释放**：许多佐剂产生“储存库效应”，将抗原保留在注射部位逐渐释放，从而延长APC暴露时间并增强免疫启动。氢氧化铝和磷酸钙通过静电结合抗原，确保缓慢抗原扩散。水包油乳液（MF59、AS03）形成动态储存库，吸引免疫细胞并维持抗原持久性。这种控制释放增强免疫记忆形成并减少所需加强剂量次数。除了储存库形成，有效募集和激活抗原呈递细胞对于启动适应性免疫至关重要。
**抗原呈递细胞（APC）的募集和激活**：有效的抗原呈递细胞（APC）激活是佐剂活性的标志，并在启动适应性免疫反应中起核心作用。在暴露于佐剂后，树突状细胞（DC）上调共刺激分子如CD80、CD86和MHC-II，同时分泌驱动T细胞分化和免疫极化的细胞因子。纳米颗粒和脂质体基佐剂在此过程中特别有效，因为其纳米尺度（20-200 nm）、表面电荷和物理化学特性优化了通过内吞和吞噬作用的细胞摄取。重要的是，越来越多的证据表明，某些纳米结构不仅可以作为抗原递送系统，还可以作为具有直接免疫刺激活性的内在佐剂。纳米材料的物理化学性质，包括粒径、疏水性、表面组成和电荷，可以独立地通过刺激模式识别受体（PRR）、炎症小体信号和细胞因子诱导途径来调节免疫激活和细胞编程。例如，用于mRNA疫苗配方的脂质纳米颗粒（LNP）通过激活TLR7/8介导的感知途径、促进I型干扰素产生和促进内体逃逸以实现胞质抗原表达，表现出固有的佐剂特性。类似地，阳离子脂质体增强树突状细胞成熟和抗原交叉呈递，从而促进细胞毒性T细胞反应。聚合物纳米颗粒如PLGA和壳聚糖纳米颗粒也改善APC激活、抗原持久性、粘膜摄取和通过M细胞的转胞吞作用，最终增强全身和粘膜免疫。此外，无机纳米材料包括二氧化硅纳米颗粒和金纳米颗粒已显示出根据其结构和表面特性调节细胞因子产生、炎症小体激活和APC募集的潜力。病毒样颗粒（VLP）由于其重复的纳米尺度结构同样具有自佐剂特性，有效刺激先天免疫识别和B细胞受体聚集。总之，这些发现支持了纳米结构本身可以作为多功能下一代佐剂系统的新概念，通过将抗原递送、免疫激活和免疫调节功能整合在一个平台内，从而改善疫苗效力、精准免疫靶向和长期保护性免疫。在APC激活和抗原呈递之后，佐剂关键地影响适应性免疫反应的大小和极化。
**适应性免疫的调节**：在先天激活之后，佐剂决定适应性反应的质量、极性和持久性。不同的疫苗佐剂可以通过不同的免疫途径塑造适应性免疫反应的大小、极性和持久性。如表3所总结，佐剂影响抗体产生、T细胞分化、免疫记忆形成以及Th1和Th2介导免疫之间的平衡。通过定制细胞因子微环境，佐剂调节B细胞成熟、同种型转换和记忆T/B细胞分化，确保持久保护。
**粘膜和全身免疫的增强**：由于大多数病原体通过粘膜表面入侵，粘膜佐剂在引发局部IgA和组织驻留T细胞反应中起重要作用。壳聚糖、脂质体和细菌肠毒素衍生物（CTB、LT突变体）激活粘膜相关淋巴组织（MALT），连接局部和全身免疫。例如，壳聚糖纳米颗粒促进抗原跨上皮屏障运输并激活局部DC，而胆汁体在口服配方中保护抗原通过胃肠道转运。如图3所示，不同佐剂通过多种途径增强免疫反应，包括改善抗原递送、激活粘膜免疫和刺激树突状细胞。
**应用免疫工程：将佐剂科学转化为疫苗平台**
传染病：MF59和AS03在流感疫苗中扩展抗体广度。MPL（AS04）和QS-21（AS01）驱动Cervarix（HPV）和Shingrix（带状疱疹）疫苗。STING和TLR7/8激动剂正在评估用于癌症和HIV。癌症免疫疗法：佐剂对于打破对肿瘤抗原的免疫耐受至关重要。QS-21、CpG和Poly I:C增强DC激活和CTL生成，而纳米颗粒载体实现抗原和免疫调节剂的共递送以进行精准肿瘤靶向。自身免疫和治疗应用：除了预防性疫苗接种，佐剂正在被工程化用于免疫重编程，以抑制自身免疫、过敏和慢性炎症中的过度反应。基于细胞因子和TLR调节的佐剂有望用于下一代耐受性疫苗。协同和组合佐剂系统：现代疫苗设计越来越多地利用组合佐剂以实现协同免疫激活。AS01（MPL+QS-21）：TLR4和皂苷途径的双重激活→强Th1/CTL反应（Shingrix）。AS04（明矾+MPL）：储存库效应与TLR信号（Cervarix）。此类系统 exemplify理性免疫工程，整合多种佐剂功能以实现优化效力和安全性。
**总结**
佐剂通过先天感知、抗原持久性、APC激活和适应性调节的复杂相互作用发挥作用。其有效性取决于细胞信号、细胞因子动力学和递送动力学之间的精确协调。将纳米技术与分子免疫刺激相结合，已将佐剂从被动添加剂转变为可编程免疫调节剂，使疫苗更安全、更持久，并适应全球健康挑战。图4展示了不同佐剂对免疫系统的不同效应及其通过不同免疫途径调节适应性免疫反应的能力。纳米佐剂系统已成为改善抗原递送、免疫激活和疫苗效力的有前景平台。如表4所总结，纳米佐剂通过多种机制发挥免疫刺激作用，包括增强抗原稳定性、靶向递送至抗原呈递细胞以及激活先天免疫信号通路。图4展示了不同疫苗佐剂对各种先天和适应性免疫反应的免疫调节效应。表4总结了纳米佐剂的主要平台及其免疫效应。桥接从实验室到临床的转化差距需要理解从已建立佐剂到实验性创新的连续体。已批准和实验性疫苗佐剂在其作用机制、临床验证、安全性概况和转化潜力方面存在显著差异。如表5所总结，已许可佐剂具有已确定的效力和安全记录，而实验性佐剂正在积极研究中以改善免疫靶向和疫苗性能。
**未来方向：人工智能、系统免疫学和计算疫苗设计的伦理**
快速演变的全球健康格局，以新发和再发传染病、抗菌素耐药性和癌症为标志，要求下一代疫苗安全、强效，并能诱导广泛、持久和情境特异性免疫。佐剂，曾被视为惰性添加剂，现已作为战略免疫调节剂出现，推动先进疫苗平台的理性设计。尽管取得了实质性进展，但在佐剂科学能够充分实现其变革潜力之前，必须解决关键的科学、监管和转化挑战。疫苗学的下一个时代取决于免疫学、材料科学和计算设计的融合。免疫学、纳米技术和系统疫苗学的最新进展加速了下一代疫苗佐剂的开发。如表6所总结，新兴趋势聚焦于精准免疫调节、改进递送系统、增强安全性概况和个性化疫苗策略，同时仍有若干科学和转化挑战未解决。
**平衡效力和安全性**：实现免疫原性效力和安全性之间的微妙平衡仍然是佐剂创新的核心挑战。过度的先天激活，如早期配方完全弗氏佐剂所见，可引发强烈反应原性或全身毒性，使其不适合人类使用。尽管有其免疫学益处，疫苗佐剂也可能与需要仔细评估的安全性问题相关。常见不良反应包括局部炎症、疼痛、发红、肿胀以及短暂全身症状如发热和疲劳。在某些情况下，过度免疫激活可能促成反应原性或罕见炎症并发症。因此，免疫原性效力和安全性之间的平衡仍是佐剂开发的主要挑战。佐剂工程的最新进展侧重于改善生物相容性、降低毒性以及实现更靶向的免疫刺激。基于纳米颗粒的递送系统和理性设计的佐剂可能在保持强免疫刺激活性的同时提供改进的安全性概况。持续的临床前和临床安全性评估对于新型佐剂成功转化为许可疫苗仍然至关重要。未来的方法强调精准免疫调节，其中免疫激活是局部的、瞬时的和可调的。可生物降解的纳米颗粒（如PLGA、LNP）和水凝胶基载体可以将佐剂活性限制在靶组织。控释配方和pH响应递送系统最小化全身炎症同时保持效力。推进这一平衡需要整合体内生物传感和基于AI的毒性预测来实时监测和优化免疫刺激。
**机制理解和预测建模**：尽管佐剂的免疫刺激潜力已得到广泛认可，但其分子机制仍不完全清楚。新兴领域如系统免疫学、多组学（转录组学、蛋白质组学、代谢组学）和计算网络建模正在使我们更深入地了解佐剂-免疫系统相互作用。预测性计算机模型和器官芯片微生理系统可以模拟疫苗反应，帮助识别保护性分子特征并减少对动物模型的依赖。这种整合方法将加速理性佐剂设计，并减少统治疫苗学数十年的经验性“试错”范式。
**个性化和人群特异性疫苗学**：个体间差异（包括年龄、性别、遗传、微生物组组成和合并症）强烈影响疫苗反应性。单一的佐剂配方无法在所有人口群体中实现统一的效力。下一个前沿在于精准疫苗学，其中佐剂和递送系统根据不同的免疫表型进行个性化：新生儿和老年人可能需要增强弱先天信号的佐剂；免疫功能低下患者可能受益于缓释或细胞因子共递送系统。免疫谱分析和机器学习的进展将允许根据个体免疫特征优化佐剂，迎来个性化免疫的时代。
**扩展粘膜和癌症免疫**：由于大多数感染起源于粘膜界面，设计能够诱导强粘膜IgA和组织驻留记忆T细胞（Trm）的佐剂是一个紧迫的优先事项。有前景的平台包括：壳聚糖基聚合物、脂质体胆汁体和粘附纳米颗粒用于口服或鼻内疫苗接种；细菌来源的免疫刺激剂（如解毒CTB、鞭毛蛋白）增强粘膜抗原呈递。在肿瘤学中，佐剂在打破肿瘤免疫耐受中起关键作用。将免疫检查点抑制剂（如PD-1/CTLA-4阻断剂）与皂苷或TLR基佐剂结合可以协同增强肿瘤特异性CTL活性。混合纳米免疫刺激平台现在能够实现肿瘤抗原的靶向递送同时激活先天传感器。
**监管和制造障碍**：监管批准仍然是佐剂开发的主要瓶颈。有限的历史安全数据库，加上严格的毒理学要求，减缓了临床转化。EMA、FDA和WHO等机构之间的全球合作对于建立评估佐剂安全性和免疫原性的标准化框架至关重要。此外，可扩展且成本效益高的制造技术（包括连续纳米颗粒合成和免冷链配方）对于确保全球公平获取（特别是在低收入和中等收入国家）至关重要。从mRNA-LNP COVID-19疫苗的快速监管成功中吸取的经验表明，适应性框架如何能够在保持严格安全监督的同时加速批准。
**与新兴技术的整合：人工智能、系统免疫学和合成生物学**
计算疫苗学和材料科学的最新进展已将佐剂设计从经验优化转变为预测性工程。人工智能、多组学和合成生物学的整合现在使得数据驱动发现、机制建模和精准配方成为可能。新兴技术已显著改变了现代疫苗佐剂的设计、优化和评估。如表7所总结，先进工具如人工智能、纳米技术、系统生物学和生物信息学越来越多地应用于改善抗原递送、免疫靶向、安全性评估和疫苗效力。人工智能和机器学习：AI算法越来越多地应用于预测佐剂-抗原相互作用、优化纳米颗粒配方和预测毒性谱。深度学习工具如DeepVacPred、VaxiDL和ImmunoNet分析分子特征以识别协同免疫激活剂。系统免疫学和多组学：高通量转录组学、蛋白质组学、代谢组学和单细胞数据集能够绘制与保护性免疫相对于炎症相关的免疫特征图谱。从这些数据集衍生的整合模型指导佐剂与特定免疫途径的理性配对。合成生物学和生物工程：合成生物学允许模块化设计“智能”佐剂，能够感知和响应局部免疫信号。可编程微生物囊泡、细胞因子模拟肽和基于生物材料的传感器 exemplify了桥接生物学和计算的下一个平台。
**人工智能驱动的毒性预测和人类数据在佐剂设计中的伦理整合**
人工智能（AI）和计算建模正在成为疫苗佐剂理性设计中的变革性工具。通过整合高维免疫学数据集（包括转录组学、蛋白质组学和细胞因子谱），AI算法可以在临床测试前预测佐剂效力、毒性和免疫极化模式。机器学习框架如DeepVacPred、AdjuvantGPT和ImmuneNet能够进行分子候选物的计算机筛选，从而减少对动物研究的依赖并加速转化开发。除了预测建模，AI驱动的免疫原性映射通过将宿主遗传或微生物组特征与免疫反应性相关联，促进个性化疫苗设计。然而，大规模人类免疫学数据的使用引入了新的伦理和监管挑战，包括数据隐私、算法偏见和跨境数据治理。建立透明的AI验证标准、公平数据共享和知情同意对于确保计算佐剂设计保持科学严谨和伦理责任至关重要。最终，基于AI的建模、系统免疫学和伦理生物工程的融合将定义精准疫苗学的下一个前沿，其中佐剂不是经验性选择，而是智能工程化以匹配人类免疫的复杂性。
**下一代佐剂的三维免疫工程框架**
如图5所示，下一代佐剂开发依赖于先进递送系统、精准免疫信号调节和个性化疫苗学方法的整合。有效的疫苗佐剂设计需要递送系统、免疫信号通路和宿主特异性免疫因素的协调整合。如表8所总结，这些组分之间的相互作用
