“界面机械力”可精准调控免疫系统

常用的疫苗佐剂主要通过分子结合与生化刺激激活免疫系统，这使老年人或免疫低响应人群的免疫激活受限。如何让佐剂对免疫细胞可以进行化学及物理双重刺激？中国科学院院士马光辉、中国科学院过程工程研究所研究员夏宇飞团队发现只需重新设计铝佐剂，利用Pickering乳液平台使其构筑出“可变形”的三维机械界面，就可以让树突状细胞（DC）主动感知到机械刺激，从而成倍提升免疫反应的效率。这项工作提供了全新的佐剂设计思路，并为免疫治疗中“力学–生化双重调控”开辟了新路径。相关工作近期在《细胞·生物材料》Cell Biomaterials上发表。

在疫苗与免疫治疗飞速发展的今天，人们往往将注意力集中于分子配方、递送系统或新型免疫刺激剂的设计。铝盐、脂质体、MF59等目前临床常用的佐剂，在细胞膜表面的接触面积有限，难以在三维界面上触发机械感受器，然而PIEZO1离子通道等许多模式识别受体对力学变化高度敏感，传统佐剂几乎无法有效调动这些通路，导致免疫激活存在“天花板效应”。

针对这一难题，研究团队通过调控铝盐的晶体结构，将其从传统颗粒转化为稳定于油/水界面的Pickering乳滴外壳（ASPE），构建了“可变形的三维机械界面”。发生形变的乳滴像“气垫”一样贴附在DC表面，增大了与细胞膜的接触面积，有效增强机械刺激信号。调控后的晶体结构，可精准控制界面刚度，晶型越高，界面越“硬”，对细胞施加的机械应力越显著。研究人员发现，强机械刺激可直接激活PIEZO1受体，进而引发Ca²⁺流入信号链放大，并显著促进抗原交叉递呈。这意味着，佐剂不再只是“携带刺激物的载体”，而成为了主动调控免疫细胞行为的机械工具。

研究团队进一步将临床常用的TLR4激动剂MPLA集成入该平台，形成组装MPLA的ASPE佐剂（ASPE-M），实现机械与生化双通路协同。与目前临床使用的佐剂Alum+MPLA（AS04）相比，ASPE-M显著增强了DC的MHCI表达、IL-12/TNF-α分泌与 CD⁸⁺T细胞扩增能力；在带状疱疹（VZV）疫苗模拟体系中表现出更强的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反应与记忆T细胞建立能力；在黑色素瘤（DC）疫苗小鼠治疗模型中，效果提升超过2倍，联合PD-1抑制剂后，肿瘤生长被显著抑制，小鼠生存期明显延长。

此次发现证明了界面力学是免疫调控的重要维度，可与传统生化信号并行甚至互补。通过调控界面结构、应力分布及信号通路耦合，不仅能增强VZV等预防性疫苗效果，对DC疫苗、肿瘤免疫治疗在小鼠模型上也效果显著，有望为老年人、免疫功能低下等难以应答的人群提供更安全、更高效的免疫策略。

过程工程所博士生明亚莉为论文第一作者，夏宇飞为通讯作者，过程工程所硕士生魏锦骥、博士生翟昭仪和郑州大学第一附属医院孟子丰等为论文做出了贡献。

论文相关链接：http://doi.org/10.1016/j.celbio.2025.100281

铝稳定 Pickering 乳液（ASPE）介导的界面力学生化协同免疫激活。研究团队供图