过程工程所揭示“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、过程工程所夏宇飞研究员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。相关工作发表于12月10日发表在Cell Biomaterials（DOI: 10.1016/j.celbio.2025.100281）。

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。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S3050562325002727?via%3Dihub

图 铝稳定 Pickering 乳液（ASPE）介导的界面力学生化协同免疫激活

（生物剂型与生物材料研究部）