综述：黏膜免疫与疫苗开发

《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Mucosal immunity and vaccine development

　　

黏膜系统包括呼吸道、胃肠道和泌尿生殖道，是病原体的主要入口，具有独特的免疫微环境和专门的防御机制。近年来，特别是在COVID-19大流行爆发之后，由于对其基本机制的理解加深，黏膜免疫的重要性日益得到认可。目前，基于黏膜递送系统递送抗原并诱导强效黏膜保护性免疫的策略已成为黏膜疫苗开发的关键焦点。与常规肌肉注射相比，黏膜疫苗接种可同时引发强烈的局部黏膜反应，有效阻断病原体进入局部黏膜，并产生全身免疫应答以预防有症状感染和重症疾病。此外，黏膜递送具有易于给药和低侵入性等优点，使其成为一种更广泛接受的疫苗接种方法。在本研究中，研究人员对黏膜免疫的机制、黏膜疫苗的技术平台进行了系统性综述，并提出了下一代黏膜疫苗开发面临的挑战和未来前景的观点，旨在提高公众对黏膜免疫及其对全球健康可能影响的认识和了解。

引言
黏膜免疫是机体黏膜表面（如呼吸道、胃肠道和泌尿生殖道）的防御系统，通过先天免疫成分、组织驻留记忆T细胞（TRM）和分泌型免疫球蛋白A（sIgA）等机制保护机体免受病原体侵袭。COVID-19大流行凸显了呼吸道黏膜免疫的重要性，推动了黏膜疫苗的开发。黏膜疫苗通常通过口服或鼻内途径给药，可诱导局部和全身免疫，具有阻断病原体传播和提高患者依从性的潜力。目前仅有少数黏膜疫苗获批，大多基于传统平台（如减毒或灭活病原体）。本文旨在综述黏膜免疫机制、黏膜疫苗平台技术及未来发展方向。

黏膜免疫机制
先天黏膜免疫
黏膜的物理屏障（如上皮细胞紧密连接、黏液、纤毛摆动）、化学屏障（如防御素、酶、胃酸）和生物屏障（如巨噬细胞、自然杀伤细胞）组成，通过模式识别受体（PRR）识别病原体相关分子模式（PAMP）启动免疫反应。设计疫苗递送平台需考虑管腔内的恶劣环境和固有层的屏障。

黏膜相关淋巴组织（MALT）
黏膜相关淋巴组织（MALT）是最大的淋巴系统，包括肠道相关淋巴组织（GALT）、鼻咽相关淋巴组织（NALT）和支气管相关淋巴组织（BALT），含有B细胞、T细胞、树突状细胞（DC）和微皱褶细胞（M细胞）。M细胞负责将抗原从管腔递送至上皮下淋巴组织，抗原呈递细胞（APC）加工后呈递给初始T细胞，激活CD4⁺辅助T细胞产生细胞因子（如转化生长因子-β（TGF-β）和白细胞介素-5（IL-5）），促进B细胞向IgA⁺ B细胞分化，并激活CD8⁺ T细胞。抗原特异性T、B细胞迁移至效应部位分化为效应细胞和记忆细胞，建立长期免疫。

IgA及其他黏膜抗体
效应部位的浆细胞产生大量IgA，通过J链形成二聚体或多聚体，与上皮细胞基底外侧的聚合免疫球蛋白受体（pIgR）结合转运至管腔成为分泌型IgA（sIgA）。sIgA是上呼吸道和肠道的主要抗体，通过中和病原体、免疫排除发挥功能，对蛋白酶有天然抗性。IgG在下呼吸道和女性生殖道中也是重要保护成分。诱导黏膜IgA抗体是黏膜疫苗的关键评价标准。临床评估可通过唾液、鼻洗液、粪便样本等非侵入性方法。

组织驻留记忆T细胞（TRM）细胞
组织驻留记忆T细胞（TRM）在黏膜部位提供局部免疫抵抗，是评价黏膜疫苗效力的重要因素。TRM表达CD69、CD103、CD49a、CXCR3和CXCR6等黏附分子，可快速激活。CD4⁺ TRM支持组织驻留记忆B细胞（BRM）和CD8⁺ TRM免疫。但肺部CD8⁺ TRM寿命较短，可通过系统加强免疫或病毒载体疫苗延长其存在。

训练免疫
先天免疫记忆（训练免疫）由先天免疫系统建立，可增强对相同或无关病原体的防御。例如，卡介苗（BCG）诱导的先天免疫记忆可保护对抗严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）。黏膜训练免疫由局部先天免疫细胞（如记忆肺泡巨噬细胞（AM））通过染色质重编程、代谢重编程及高表达MHC II等机制介导。利用训练免疫的黏膜疫苗可能提供强大异源保护。

黏膜疫苗接种途径
包括口服、鼻内、舌下、直肠和阴道接种。口服和鼻内最常用。鼻内疫苗可诱导呼吸道局部免疫，还可通过淋巴细胞归巢途径激活女性生殖道黏膜免疫。口服疫苗面临胃酸和消化酶降解问题，可采用肠溶胶囊或微粒技术（如Vivotif^?）。舌下和阴道途径酶活性较低，可采用可溶性薄膜或凝胶。不同途径可组合使用（如鼻内联合肌肉注射或鼻内联合阴道接种）。

促进黏膜疫苗开发的先进平台技术
病毒载体疫苗
腺病毒（Ad）载体是常用平台，能诱导黏膜免疫，但存在预存免疫问题（尤其针对Ad5）。非人源腺病毒（如黑猩猩腺病毒）可规避预存免疫。其他病毒载体包括活减毒流感病毒载体（如dNS1-RBD）、新城疫病毒载体（NDV-HXP-S）、活减毒呼吸道合胞病毒载体（MV-014-212）和副流感病毒5载体（CVXGA1）等，部分已进入临床试验。

蛋白抗原与黏膜佐剂及递送系统组合
蛋白抗原需与黏膜佐剂和递送系统配合。黏膜佐剂包括类毒素佐剂（如霍乱毒素（CT）和大肠杆菌热不稳定肠毒素（LT）的解毒衍生物CTA1-DD、LThαK等）、模式识别受体（PRR）激动剂（如TLR4激动剂单磷酰脂质A（MPL）、TLR5激动剂鞭毛蛋白、TLR3激动剂Poly I:C、TLR9激动剂CpG、STING激动剂cGAMP、RIG-I激动剂等）、细胞因子类（如IL-1、IL-15、I型干扰素）及其他（如皂苷、自然杀伤T细胞（NKT）激活剂α-GalCer、阳离子纳米载体等）。安全问题是主要关注点，如鼻内给药可能引起贝尔麻痹。非病毒黏膜递送系统包括脂质纳米颗粒（如脂质体、免疫刺激复合物（ISCOM））、聚合物纳米颗粒（如壳聚糖、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚乙烯亚胺（PEI））和仿生纳米颗粒（如病毒样颗粒（VLP）、病毒体、外膜囊泡（OMV））。这些系统可保护抗原、穿越黏膜屏障并增强免疫应答。

黏膜疫苗开发的挑战与解决方案
下一代黏膜疫苗的创新安全平台
需要开发安全创新的平台，如黏膜适应mRNA疫苗，需结合阳离子可电离脂质纳米颗粒和有效黏膜佐剂，以诱导持久组织特异性免疫。

弥合转化差距：黏膜免疫模型与临床评估
动物模型存在解剖和免疫学差异（如小鼠与人类阴道黏膜角化差异），需开发更代表性的人源化模型。临床评估缺乏标准化采样和分析方法，如鼻洗液、唾液、粪便样本存在变异。近期已建立基于鼻黏膜衬里液的标准化方法，并作为国家标准。

解析宿主-黏膜相互作用与免疫机制
需要深入研究抗原转运途径（如M细胞外途径）、组织驻留免疫细胞（如TRM和BRM）在长期保护中的作用，以及营养状态（如维生素A）和微生物组对疫苗效力的影响。整合转录组学、蛋白质组学、代谢组学和微生物组学等多组学平台，可系统揭示宿主-疫苗相互作用，促进个体化黏膜疫苗设计。

结论与展望
黏膜疫苗接种是一种独特的免疫策略，可拦截病原体于入口，但受限于解剖和生理屏障。未来需要材料科学和纳米技术推动进展，同时加深对黏膜免疫诱导、调控和记忆的理解。黏膜免疫有望从肠外免疫的替代方案发展为疾病预防和干预的基础策略，对传染病及其他黏膜相关疾病具有广泛意义。