Sci Immuno | 纳米颗粒佐剂通过重编程老年小鼠肺泡免疫微环境增强灭活流感疫苗的广谱保护作用|t细胞|免疫|季节性流感疫苗|小家鼠|微环境|抗原|特异性

流行性感冒（简称“流感”）是由流感病毒引起的一种高传染性、快速传播的急性呼吸道传染病，在人群密集场所极易引发暴发性疫情。老年人群是流感的高危群体，占流感相关死亡病例的 90% 以及住院病例的 50%~70%【1】。受免疫衰老（Immune Senescence）影响，老年人免疫应答能力显著下降，导致传统流感疫苗在该群体中的保护效力仅为 20%~35%【2】。目前，临床上主要通过增加抗原剂量或添加免疫佐剂来试图增强老年人的体液免疫，但实际保护效果仍不尽人意。因此，针对老年群体的免疫特征，亟需开发更新颖、更高效的新型流感疫苗接种策略。

近日，美国哈佛医学院附属麻省总医院的Mei. X. Wu团队（高士麟为第一作者）在Science Immunology在线发表了题为AMnESTI Reverses Age-Associated Lung Immune Decline to Drive Heterosubtypic Protection by Inactivated Influenza Vaccines的研究论文【3】。该论文开发了一种可以递送至老年小鼠肺泡上皮细胞的纳米颗粒佐剂系统（AMnESTI），利用纳米颗粒中的STING通路激动剂ADU-S100和cGAS激活剂Mn2+短时间激活肺泡上皮细胞的多种免疫级联反应，从而操纵了髓系免疫细胞的募集，分化和功能，将老年小鼠的免疫模式重编程为年轻态，进而在老年小鼠中产生快速且有效地广谱性跨亚型保护（Heterosubtypic protection）。同时，该研究对于佐剂的安全性，转化潜力和作用机制进行了详细地讨论。

肺泡上皮细胞（AECs）是肺部免疫微环境的核心调节器，能够通过上皮-免疫互作深刻重塑局部免疫状态，因而成为干预老年小鼠肺部免疫衰老的理想靶点【4, 5】。然而，受肺泡表面活性物质屏障的阻构，常规免疫佐剂难以精准递送至上皮细胞内部。为攻克这一瓶颈，Mei X. Wu团队开发了一种具有表面活性物质穿透能力的纳米颗粒递送系统，成功实现了佐剂向老年小鼠AECs的精准递送。在此基础上，该团队系统筛选了多种已进入临床试验的佐剂，全面评估了它们在老年小鼠体内的安全性及免疫微环境重编程潜力。研究发现，将STING通路激动剂ADU-S100与cGAS激活剂Mn²⁺形成的配位聚合物包裹于该纳米颗粒中，能够安全地通过一过性上调I型干扰素引发免疫级联反应，成功逆转老年小鼠的免疫衰老模式。该纳米颗粒佐剂系统被命名为AMnESTI（AEC-targeting Mn Encapsulated STING agonist）。高通量测序结果进一步证实，AMnESTI不仅能在AECs中显著上调I型干扰素的表达，还能继发性诱导趋化因子（CCL2、CCL5、CXCL9、CXCL10）及细胞因子（GM-CSF）的释放，促使肺泡上皮细胞转变为“指令中心”，从而有效重塑老年小鼠的肺部免疫微环境。

这种级联免疫反应改变了老年小鼠肺部髓系免疫细胞的募集和组成，使免疫反应年轻化。单细胞转录组测序发现，经AMnESTI+流感疫苗免疫的老年小鼠，其肺部髓系细胞的转录组表达谱与年轻小鼠有极大相似性。作为对照，单纯使用流感疫苗，或者流感疫苗+其他佐剂免疫的老年小鼠，其肺部髓系细胞的转录组表达谱与年轻小鼠差别极大。其中，CD11b+树突状细胞， M1型巨噬细胞和Ly6C+单核细胞的募集被恢复到年轻小鼠的水平。在经典树突状细胞（classical DCs, cDCs）中I型树突状细胞(cDC1s) 比例被恢复到与年轻小鼠相似的水平。此外，AMnESTI通过再平衡老年小鼠肺部I型干扰素/肿瘤坏死因子比例，有效地逆转了浆细胞样树突状细胞（plasmacytoid pDC）的募集和功能。最重要的是，单细胞转录组测序提示，在老年小鼠中，AMnESTI有效增加了了单核细胞来源的树突状细胞（MonoDCs）。考虑到老年群体的cDCs功能缺陷，这类MonoDCs很有可能成为重启适应性免疫，逆转老年免疫功能缺陷的关键。值得注意的是，肺泡上皮细胞是AMnESTI调节这些免疫重编程的关键，只要阻挡佐剂进入肺泡上皮细胞，这些重编程将近乎消失。

为了进一步研究在树突状细胞中，AMnESTI特异性招募的MonoDCs能否重启适应性免疫反应，弥补cDCs功能缺陷，团队对肺部的树突状细胞进行了功能学分析和免疫学实验。在老年小鼠中，树突状细胞的抗原呈递能力，迁移能力和活化T细胞的能力明显下降。而经AMnESTI处理后，单细胞测序提示肺部的树突状细胞的抗原呈递能力（主要组织相容复合体MHC分子和共刺激分子）和迁移能力恢复到接近年轻小鼠的状态。流式细胞术证实AMnESTI增强了CD11b+树突状细胞的迁移能力，使得后者能迁移到引流淋巴结并且激活T细胞反应。对肺部的树突状细胞亚群的更进一步分析指出MonoDCs具有极强的交叉呈递能力，可能是恢复树突状细胞功能的关键。由于这群细胞缺乏准确的流式细胞圈门策略，团队用间接的方式证实这群细胞的功能。使用INCB3344选择性阻断MonoDCs的前体单核细胞进入肺部会导致T细胞免疫反应近乎消失，尽管cDCs并不受该阻断剂影响。团队也对AMnESTI能够增加MonoDCs的机制进行了讨论，发现AMnESTI在肺泡上皮细胞中产生级联免疫反应，其中CCR2的增加促进了单核细胞在肺组织的募集，而集落刺激因子GM-CSF和I型干扰素促进了进入肺的单核细胞分化为有功能的MonoDCs。

由于髓系细胞是后续适应性免疫的启动器，团队随后对AMnESTI能否逆转并增幅老年小鼠中的适应性免疫反应进行了分析。在老年小鼠中，AMnESTI能够有效增幅流感疫苗引起的体液免疫反应，包括增幅血清抗原特异性IgG抗体滴度，血凝抑制能力和抗原中和能力。树突状细胞功能和迁移的恢复有效恢复了纵隔淋巴结中生发中心的形成和生发中心B细胞（GC B cells）的功能。除了B细胞以外，AMnESTI有效恢复了“真性”滤泡辅助T细胞 (Tfh cells) 的分化和功能，并压制了调节性T细胞（Treg cells）和滤泡调节性T细胞（Tfr cells）的比例。当老年小鼠接受某一亚型疫苗的免疫后，AMnESTI能很好的辅助其产生针对同一亚型病毒感染的保护，证实由AMnESTI引起的体液免疫增幅能够有效地在老年小鼠体内引起同亚型（Homosubtypic）保护。

与体液免疫相比，细胞免疫可以结合流感病毒较为保守的表位，从而具有引起广谱性的跨亚型（Heterosubtypic）保护，能够有效防止抗原漂变（antigenic drift）造成的疫苗效率下降。然而，灭活流感疫苗本身并不能引起细胞免疫反应。由于被AMnESTI诱导出的MonoDCs具有交叉呈递能力，团队随后分析了该种交叉呈递能力能否激活细胞免疫反应，从而改变免疫反应模式，产生跨亚型保护。团队发现AMnESTI能够在老年小鼠肺部产生快速且有效地抗原特异性细胞CD8 T免疫反应，而且这类抗原特异性CD8 T在肺部出现的时间甚至早于在纵隔淋巴结出现的时间。这提示CD8 T细胞可能并非如传统免疫模型中在淋巴结中接受树突状细胞抗原呈递后激活，而是直接在肺部原位激活并分化。为了进一步证实该猜想，在使用流感疫苗免疫老年小鼠后，团队使用百日咳毒素（PTX）阻断了肺树突状细胞向纵隔淋巴结的迁移，结果发现肺部早期CD8 T细胞的扩增并不受该阻断影响，而淋巴结的CD8 T细胞的扩增却显著降低，从而证实了肺部早期抗原特异性CD8 T细胞来自于原位激活，而并非在淋巴结内被激活。此外，团队发现AMnESTI诱导的CD8 T细胞不仅对流感疫苗包含的病毒亚型产生免疫反应，而且能对其不包含的其他流感病毒亚型产生免疫反应，提示AMnESTI具有诱导细胞免疫产生从而具有引起广谱性的跨亚型保护的潜力。

为了进一步验证AMnESTI能否真的在老年小鼠体内产生跨亚型保护，团队对老年小鼠进行了异亚型病毒攻毒试验，并追踪小鼠的存活率和体重变化。多组试验证明，AMnESTI能够在老年小鼠产生有效的跨亚型保护，使其生存率从0%提高到87.5%以上，并有效缓解流感病毒感染造成的肺部炎症和体重减低。值得注意的是，该种跨亚型保护在免疫后第三天就出现，并且能一直维持到免疫后第60天。

与小鼠不同的是，老年人群通常具有流感病毒感染史，而先前的感染史会产生免疫印迹效应（Immune Imprinting），导致对初次接触的病毒亚型免疫反应增强，而对其他病毒亚型的免疫反应减弱。为了观察免疫印迹效应对AMnESTI佐剂效果的影响，团队用低剂量的H1N1病毒感染小鼠，并于六个月后使用H1N1+H3N2二价疫苗免疫小鼠，并观察其对H1N1和H3N2亚型病毒感染的保护。结果证明，AMnESTI不但可以对先前感染的H1N1亚型攻毒产生保护，而且能超驰（override）免疫印迹效应，对H3N2亚型攻毒产生保护。这是因为免疫印迹效应通常是由体液免疫引起，而AMnESTI可以通过调动细胞免疫以超驰这一现象。

总体而言，Mei. X. Wu团队开发了一种能够暂时将老年小鼠的免疫模式重编程为年轻态的疫苗佐剂，从而极大提高了流感疫苗在老年小鼠中的保护作用，并且通过同时诱导体液免疫和细胞免疫反应，产生了跨亚型的保护作用。本研究为开发面向老年人群的创新疫苗策略提供了重要理论依据与指导方向。

图1.1. AMnESTI的作用机制。左侧：流感疫苗在老年小鼠中引起的免疫反应。右侧：AMnESTI重编程了老年小鼠的免疫微环境使之年轻化，并产生有效的免疫反应和跨亚型保护。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciimmunol.adz5242

制版人：十一

参考文献

1.J. Beran, H. Reynales, A. Poder, Y. Y. Charles, P. Pitisuttithum, L. L. Yuan, W. Vermeulen, C. Verhoeven, B. Leav, B. Zhang, Prevention of influenza during mismatched seasons in older adults with an MF59-adjuvanted quadrivalent influenza vaccine: a randomised, controlled, multicentre, phase 3 efficacy study.The Lancet Infectious Diseases21, 1027-1037 (2021).

2.M. T. Osterholm, N. S. Kelley, A. Sommer, E. A. Belongia, Efficacy and effectiveness of influenza vaccines: a systematic review and meta-analysis.The Lancet infectious diseases12, 36-44 (2012).

3.S. Gao, Q. Zhang, A. Banstola, H. Lu, Z. Zhang, Z. Wang, M. X. Wu, AMnESTI reverses age-associated lung immune decline to drive heterosubtypic protection by inactivated influenza vaccines.Science Immunology11, eadz5242 (2026).

4.J. A. Whitsett, T. Alenghat, Respiratory epithelial cells orchestrate pulmonary innate immunity.Nature immunology16, 27-35 (2015).

5.K. A. Mills, F. Westermann, V. Espinosa, E. Rosiek, J. V. Desai, M. A. Aufiero, Y. Guo, F. L. Liu, K. A. Mitchell, S. Tuzlak, GM-CSF–mediated epithelial-immune cell cross-talk orchestrates pulmonary immunity to Aspergillus fumigatus.Science Immunology10, eadr0547 (2025).

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（*排名不分先后）