“界面機械力”可精準調控免疫系統

常用的疫苗佐劑主要通過分子結合與生化刺激激活免疫系統，這使老年人或免疫低響應人群的免疫激活受限。如何讓佐劑對免疫細胞可以進行化學及物理雙重刺激？中國科學院院士馬光輝、中國科學院過程工程研究所研究員夏宇飛團隊發現只需重新設計鋁佐劑，利用Pickering乳液平臺使其構筑出“可變形”的三維機械界面，就可以讓樹突狀細胞（DC）主動感知到機械刺激，從而成倍提升免疫反應的效率。這項工作提供了全新的佐劑設計思路，并為免疫治療中“力學–生化雙重調控”開辟了新路徑。相關工作近期在《細胞·生物材料》Cell Biomaterials上發表。

在疫苗與免疫治療飛速發展的今天，人們往往將注意力集中于分子配方、遞送系統或新型免疫刺激劑的設計。鋁鹽、脂質體、MF59等目前臨床常用的佐劑，在細胞膜表面的接觸面積有限，難以在三維界面上觸發機械感受器，然而PIEZO1離子通道等許多模式識別受體對力學變化高度敏感，傳統佐劑幾乎無法有效調動這些通路，導致免疫激活存在“天花板效應”。

針對這一難題，研究團隊通過調控鋁鹽的晶體結構，將其從傳統顆粒轉化為穩定于油/水界面的Pickering乳滴外殼（ASPE），構建了“可變形的三維機械界面”。發生形變的乳滴像“氣墊”一樣貼附在DC表面，增大了與細胞膜的接觸面積，有效增強機械刺激信號。調控后的晶體結構，可精準控制界面剛度，晶型越高，界面越“硬”，對細胞施加的機械應力越顯著。研究人員發現，強機械刺激可直接激活PIEZO1受體，進而引發Ca²⁺流入信號鏈放大，并顯著促進抗原交叉遞呈。這意味著，佐劑不再只是“攜帶刺激物的載體”，而成為了主動調控免疫細胞行為的機械工具。

研究團隊進一步將臨床常用的TLR4激動劑MPLA集成入該平臺，形成組裝MPLA的ASPE佐劑（ASPE-M），實現機械與生化雙通路協同。與目前臨床使用的佐劑Alum+MPLA（AS04）相比，ASPE-M顯著增強了DC的MHCI表達、IL-12/TNF-α分泌與 CD⁸⁺T細胞擴增能力；在帶狀皰疹（VZV）疫苗模擬體系中表現出更強的Th1偏向免疫，尤其在免疫衰老小鼠模型中，ASPE-M依然能保持高水平的IFN-γ反應與記憶T細胞建立能力；在黑色素瘤（DC）疫苗小鼠治療模型中，效果提升超過2倍，聯合PD-1抑制劑后，腫瘤生長被顯著抑制，小鼠生存期明顯延長。

此次發現證明了界面力學是免疫調控的重要維度，可與傳統生化信號并行甚至互補。通過調控界面結構、應力分布及信號通路耦合，不僅能增強VZV等預防性疫苗效果，對DC疫苗、腫瘤免疫治療在小鼠模型上也效果顯著，有望為老年人、免疫功能低下等難以應答的人群提供更安全、更高效的免疫策略。

過程工程所博士生明亞莉為論文第一作者，夏宇飛為通訊作者，過程工程所碩士生魏錦驥、博士生翟昭儀和鄭州大學第一附屬醫院孟子豐等為論文做出了貢獻。

論文相關鏈接：http://doi.org/10.1016/j.celbio.2025.100281

鋁穩定 Pickering 乳液（ASPE）介導的界面力學生化協同免疫激活。研究團隊供圖