摘要:2026年7月,王军志院士团队于顶级期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》发表重磅综述,聚焦人体抗感染第一道防线——黏膜免疫,通俗解析其多层防御核心机制。文章系统梳理口服、鼻喷等多类黏膜疫苗接种途径,汇总传统、病毒载体、蛋白佐剂及mRNA、纳米递送等主流与前沿研发技术平台,整合全球获批及紧急使用的黏膜疫苗成果。

同时深度剖析当前黏膜疫苗在屏障穿透、免疫持久性、临床转化等方面的研发痛点与壁垒,阐明其相较于传统注射疫苗的独特优势,展望行业发展方向,既科普黏膜免疫的防控价值,也为下一代广谱黏膜疫苗的研发与临床转化提供权威思路与参考。

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01 为什么我们需要关注黏膜免疫?

你可能听过"免疫力"这个词,但你知道吗,人体超过80%的免疫细胞都分布在黏膜表面。

呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道——这些黏膜组织构成了人体与外界接触的"第一道防线"。每天,无数病原体试图通过这些入口侵入人体,而黏膜免疫系统就是守在门口的"边防部队"。

新冠疫情让全世界重新认识了黏膜免疫的价值。

传统的肌肉注射疫苗虽然能有效诱导全身免疫、预防重症和死亡,但它们有一个明显的短板:难以在呼吸道黏膜建立有效的"局部防御"。这意味着病毒仍然可以在鼻腔和上呼吸道复制并传播——这也是为什么即使接种了疫苗,人们仍然可能被感染并传播病毒。

黏膜疫苗的思路很直接:既然病毒从黏膜入侵,那就让疫苗直接在黏膜"练兵",把防线前移到病原体的入口处。

这篇由王军志院士团队发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上的综述,正是对黏膜免疫机制和疫苗开发前沿的一次系统梳理。

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02 黏膜免疫的"防御体系":三层防线+特种部队

黏膜免疫系统不是简单的一道墙,而是一套精密组织的"多层防御体系"。让我们从外到内拆解它的运作机制。

第一层:物理化学屏障——"城墙与护城河"

最外层的防御由物理和化学屏障组成:

  • 物理屏障:上皮细胞的紧密连接、表面覆盖的黏液层、呼吸道的纤毛摆动、肠道的蠕动——这些就像城墙和护城河,把大多数病原体挡在外面。

  • 化学屏障:防御素肽、各种酶、胃酸——它们能直接降解或杀灭入侵的病原体。

  • 生物屏障:上皮下的固有免疫细胞(巨噬细胞、NK细胞等),一旦发现漏网之鱼,立刻启动吞噬和杀伤。

这层防线的存在意味着:疫苗抗原要想有效激活黏膜免疫,首先得"突破"这层屏障——这也是黏膜疫苗设计面临的第一个挑战。

第二层:MALT——黏膜免疫的"指挥中心"

如果说物理屏障是"城墙",那么黏膜相关淋巴组织(MALT)就是黏膜免疫的"总指挥部"。

MALT是人体最大的淋巴系统,按解剖位置分为:

  • GALT(肠道相关淋巴组织)——肠道免疫的核心

  • NALT(鼻咽相关淋巴组织)——上呼吸道免疫的枢纽

  • BALT(支气管相关淋巴组织)——下呼吸道免疫节点

在MALT中,有一种特殊的细胞叫M细胞(微皱褶细胞),它就像"侦察兵",专门负责从黏膜表面捕捉抗原,然后传递给下方的树突状细胞(DC)和淋巴细胞。

专家视角:M细胞是黏膜疫苗设计的关键靶点。很多递送系统(比如纳米颗粒、病毒载体)的设计思路,就是让抗原更容易被M细胞捕获,从而有效启动黏膜免疫应答。

第三层:sIgA——黏膜免疫的"主力军"

在黏膜免疫的"武器库"中,分泌型IgA(sIgA)是绝对的主力。

与血液中的IgG不同,sIgA有几个独特的优势:

二聚体/多聚体结构:两个IgA分子通过J链连接,结合抗原的能力更强。

抗蛋白酶降解:sIgA能在富含蛋白酶的黏膜环境中保持稳定——这对肠道和呼吸道黏膜至关重要。

免疫排除:sIgA通过结合病原体表面,阻止其黏附和入侵黏膜上皮,把病原体"拦截"在门外。

一个惊人的发现:研究表明,从健康接种者鼻黏膜中纯化的sIgA,对Omicron XBB变异株的中和能力比血清抗体高出多达100倍!这充分说明了黏膜抗体在抗感染中的关键作用。

特种部队:组织驻留记忆T细胞(TRM)

除了抗体,黏膜免疫还有一支"常驻特种部队"——组织驻留记忆T细胞(TRM)

与循环中的记忆T细胞不同,TRM细胞长期定居在黏膜组织中,不进入血液循环。它们就像"边防哨所",一旦发现病原体再次入侵,能立刻激活并启动局部免疫应答。

TRM细胞的特点:

  • 快速响应:抗原再次刺激时可迅速活化,提供"第一线"保护。

  • 局部定位:直接驻守在病原体入侵的门户位置。

  • 表型标志:高表达CD69、CD103、CD49a等黏附分子。

值得注意:肺部的CD8+ TRM细胞寿命较短,这可能是呼吸道感染后免疫力逐渐下降的原因之一。如何延长肺部TRM细胞的存续时间,是黏膜疫苗研发的一个重要课题。

训练免疫:先天免疫也有"记忆"

你可能以为只有适应性免疫(B细胞、T细胞)才有记忆,但近年来的研究发现:先天免疫系统也能形成"记忆"——这就是训练免疫(Trained Immunity)

训练免疫是指先天免疫细胞(如巨噬细胞、单核细胞)在受到病原体或疫苗刺激后,发生表观遗传和代谢重编程,形成"记忆状态"。当再次遇到刺激时,能更快、更强地启动免疫应答。

有意思的是,这种记忆是抗原非特异性的——也就是说,卡介苗(BCG)诱导的训练免疫,不仅能抗结核,还可能对新冠病毒等其他病原体提供一定程度的保护。

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▲ 图1概念示意:黏膜疫苗诱导的免疫应答包括固有免疫、适应性免疫(sIgA和TRM)、训练免疫和全身免疫。

03 黏膜疫苗怎么打?不止"口服"和"鼻喷"

提到黏膜疫苗,很多人第一反应是"口服"或"鼻喷"。但实际上,黏膜疫苗的接种途径比你想象的更丰富。

表1:黏膜疫苗接种途径与特点

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一个有趣的发现:鼻喷疫苗不仅能激活呼吸道免疫,还能通过"黏膜印迹"(mucosal imprinting)机制,让活化的淋巴细胞归巢到女性生殖道——也就是说,鼻喷疫苗可能为性传播疾病提供保护。这为HIV、HPV等疫苗的研发开辟了新思路。

04 黏膜疫苗技术平台:从传统到前沿

黏膜疫苗的技术平台经历了几代发展,从传统的减毒/灭活疫苗,到病毒载体、蛋白亚单位,再到新兴的mRNA和纳米颗粒递送。

传统平台:减毒与灭活

最早获批的黏膜疫苗大多基于传统平台:

  • 减毒活疫苗:如脊髓灰质炎OPV、轮状病毒疫苗、鼻喷流感疫苗(FluMist)。它们能模拟自然感染,有效诱导黏膜免疫,但存在毒力回复的风险。

  • 灭活疫苗:如部分霍乱口服疫苗。安全性好,但诱导黏膜免疫的能力相对较弱,通常需要佐剂增强。

目前全球已获批的黏膜疫苗中,绝大多数仍基于这些传统平台。

病毒载体疫苗:新冠疫情中的"明星"

新冠疫情推动了病毒载体黏膜疫苗的快速发展。这类疫苗利用改造后的病毒作为"运输车",把抗原基因递送到黏膜细胞中。

常见的病毒载体平台:

  • 腺病毒载体:如Ad5、黑猩猩腺病毒(ChAd)。代表:康希诺吸入式Ad5-nCoV(中国、摩洛哥EUA)、印度Bharat Biotech的iNCOVACC(黑猩猩腺病毒鼻喷,印度EUA)。

  • 流感病毒载体:利用减毒流感病毒作为载体。代表:香港大学/厦门大学/万泰生物联合研发的dNS1-RBD(流感病毒载体鼻喷新冠疫苗,中国EUA)。

  • 其他载体:新城疫病毒(NDV)、RSV、PIV5等,各有特点和应用场景。

表2:常见病毒载体疫苗平台比较

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蛋白亚单位+黏膜佐剂+递送系统:精准调控的"组合拳"

蛋白亚单位疫苗安全性高,但单独使用时黏膜免疫原性较弱。因此,黏膜佐剂和递送系统成为关键。

黏膜佐剂的"三大门派":

类毒素佐剂:如大肠杆菌不耐热肠毒素(LT)、霍乱毒素(CT)及其解毒衍生物。它们是最强的黏膜佐剂之一,但毒性问题限制了人体应用。

PRR激动剂:通过激活模式识别受体(PRR)来增强免疫应答。包括:

TLR激动剂:MPL(TLR4)、鞭毛蛋白(TLR5)、poly I:C(TLR3)、CpG(TLR9)

STING激动剂:c-di-AMP、cGAMP等

细胞因子类:如IL-1β、IL-12、GM-CSF等,直接调节免疫细胞功能。

非病毒递送系统:纳米技术的"助攻"

为了让抗原有效穿越黏膜屏障,科学家们开发了多种纳米递送系统:

  • 脂质纳米颗粒(LNPs):新冠mRNA疫苗的"功臣",在黏膜疫苗中也大有可为。包括脂质体、ISCOMs等。

  • 聚合物纳米颗粒:如壳聚糖、PLGA、PEI等,可生物降解,具有黏膜黏附性。

  • 仿生纳米颗粒:如病毒样颗粒(VLPs)、病毒体、外膜囊泡(OMVs),模拟病原体结构,有效激活免疫。

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图2:黏膜疫苗技术平台与接种途径全景。

05 已获批的黏膜疫苗:从脊髓灰质炎到新冠

虽然黏膜疫苗的概念听起来很"前沿",但实际上,人类使用黏膜疫苗已有几十年历史。

FDA批准的黏膜疫苗

截至目前,美国FDA批准了7种黏膜疫苗:

表3:FDA批准的黏膜疫苗

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可以看到一个有趣的现象:已获批的黏膜疫苗中,绝大多数是口服减毒活疫苗,鼻喷疫苗只有流感一种。这反映了口服黏膜疫苗技术相对成熟,而鼻喷等其他途径仍有较大发展空间。

中国NMPA批准的黏膜疫苗

中国也批准了多种黏膜疫苗,包括:

  • 口服脊髓灰质炎减毒活疫苗(OPV)

  • 口服轮状病毒疫苗

  • 口服霍乱疫苗

  • 鼻喷流感减毒活疫苗

  • 新冠黏膜疫苗(吸入式/鼻喷,紧急使用授权)

新冠黏膜疫苗:疫情催生的"新物种"

新冠疫情是黏膜疫苗发展的"加速器"。全球有多种新冠黏膜疫苗进入临床或获批紧急使用:

表4:进入临床评价或获批紧急使用的新冠黏膜疫苗(部分)

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06 挑战与未来:黏膜疫苗的"下半场"

尽管黏膜疫苗取得了不少进展,但这一领域仍面临诸多挑战。王军志院士团队在综述中指出了三大核心挑战:

挑战一:平台技术需要创新突破

目前获批的黏膜疫苗大多基于传统减毒/灭活平台,新一代平台(mRNA、纳米颗粒等)在黏膜疫苗中的应用仍处于早期阶段。

专家观点:下一代黏膜疫苗迫切需要创新的安全平台技术,其中mRNA黏膜疫苗是最受期待的方向之一。但如何让mRNA有效穿越黏膜屏障、如何设计黏膜适配的递送系统,仍是需要攻克的难题。

挑战二:转化鸿沟——从动物到人体

黏膜疫苗的研发面临一个普遍问题:动物实验结果往往不能很好地预测人体效果

  • 动物模型局限:常用的小鼠模型与人类黏膜免疫系统差异较大,尤其是呼吸道和肠道的免疫结构。

  • 评价方法不统一:缺乏标准化的黏膜免疫评价方法和 correlates of protection(保护相关性指标)。比如,sIgA滴度达到多少才能算有保护力?目前还没有统一答案。

挑战三:免疫机制仍需深入理解

我们对黏膜免疫的理解还远远不够。很多基础问题尚待解答:

  • 黏膜微生物组如何影响疫苗效果?

  • 营养状态、年龄、性别等宿主因素如何调控黏膜免疫?

  • 不同黏膜部位之间的免疫"交流"机制是什么?

  • 如何精准诱导长效黏膜记忆?

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图3:下一代黏膜疫苗开发的三大方向——平台技术创新、动物模型与评价方法优化、免疫机制深入理解。

07 结语:从"配角"到"主角"的黏膜疫苗

回顾疫苗发展史,肌肉注射一直是绝对的"主角",而黏膜疫苗长期被视为"补充方案"。

但随着对黏膜免疫认识的深入,以及新冠疫情带来的经验教训,这种观念正在改变。

黏膜疫苗不再只是肌肉注射的"替代选项",而是正在成为基础性疾病预防策略的重要组成部分。

从脊髓灰质炎OPV根除野生脊灰的辉煌成就,到新冠黏膜疫苗在阻断传播中的独特价值,黏膜疫苗已经证明了自己的实力。

未来,随着mRNA技术、纳米递送系统、新型佐剂等前沿技术的融入,黏膜疫苗有望在呼吸道感染、肠道疾病、性传播疾病等更多领域发挥关键作用。

正如王军志院士团队在综述结尾所言:技术创新和机制理解需要并行推进,才能真正释放黏膜疫苗的全部潜力。

守护人体"第一道防线"的科学革命,才刚刚开始。

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