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《自然・免疫学》
文章
https://doi.org/10.1038/s41590-026-02517-3
收稿日期：2024 年 2 月 1 日
录用日期：2026 年 4 月 13 日
在线发表：2026 年 5 月 22 日
Kautilya K. Jena、彭翔曲、Lauren Baracco、Shahab Saghaei 等
模式识别受体（PRR）的激活可统筹炎症反应，并调控适应性免疫。本研究旨在验证：通过刺激 PRR 调控炎症，能否提升 mRNA 疫苗的效力。研究将靶向树突细胞凝集素 2（dectin-2）的佐剂甘露佐剂（mannadjuvant，由真菌甘露聚糖与氢氧化铝复配而成），搭配靶向新冠病毒原始株刺突蛋白的 mRNA 疫苗开展实验。在小鼠与非人灵长类动物模型中发现，甘露佐剂可增强并延长 mRNA 疫苗诱导的免疫应答，还能促使机体产生针对高免疫逃逸变异株的中和抗体，克服抗原印记效应。机制研究表明，引流淋巴结内持续的 I 型干扰素（IFN）生成、以及白细胞介素 – 1（IL-1）信号通路的增强，是甘露佐剂发挥作用的必要且充分条件。上述结果证实，靶向抗真菌模式识别受体可用于研发效力更强、保护更持久的 mRNA 疫苗。
哺乳动物可识别病原体，快速启动宿主免疫应答并形成长期免疫记忆。免疫应答主要由 ** 模式识别受体（PRR）** 激活驱动，该类受体可识别病原体相关分子模式（PAMPs）。PRR 的激活会触发炎症反应，促使吞噬细胞活化并迁移至引流淋巴结，进而促进适应性免疫细胞活化与免疫记忆形成。然而，炎症调控适应性免疫的分子机制仍有待深入解析。
新冠疫情期间，由脂质纳米颗粒（LNP）外壳与目的抗原编码 mRNA 组成的 mRNA 疫苗已证实具备优异保护效力，因此本研究选用该类疫苗探究炎症对适应性免疫的调控机制。目前已有多项研究报道了 mRNA 疫苗相关免疫介质，但调控其效力的免疫通路仍存在争议；同时，借助佐剂调控炎症以优化 mRNA 疫苗效果的研究也鲜有报道。虽然糖类作为佐剂的相关研究相对较少，但已有研究证实白色念珠菌来源的甘露聚糖可激活 C 型凝集素受体 dectin-2，进而增强适应性淋巴细胞的活化。此外，白色念珠菌甘露聚糖与氢氧化铝（明矾）可自发反应，形成一种新型复配制剂 ——甘露佐剂（MA），该佐剂已被证实能够增强靶向新冠病毒、甲型流感病毒的蛋白类疫苗效力。
本研究探究了甘露佐剂能否优化初代单价 mRNA 疫苗 BNT162b2（下文简称 WA1mRNA，编码新冠原始株 WA1 刺突蛋白）的免疫效果。结果显示，在小鼠和非人灵长类动物模型中，甘露佐剂可拓宽并延长 WA1mRNA 的保护作用，同时在人髓系细胞中诱导独特的炎症程序，使疫苗对新冠关切变异株（VOCs）的保护范围扩大，并克服抗原印记效应。
实验结果
一、甘露佐剂增强并拓展 WA1mRNA 的免疫活性
首先验证皮内注射甘露佐剂能否增强 WA1mRNA 在引流淋巴结中诱导的免疫应答（该效应已在蛋白疫苗中得到验证）。第 0 天（初次免疫）、第 14 天（加强免疫）对小鼠进行联合免疫：一组皮内注射甘露佐剂 + 肌肉注射 WA1mRNA（靶向同一引流淋巴结）；对照组分别单独肌肉注射 WA1mRNA、皮内注射融合前稳定化 WA1 刺突蛋白 + 甘露佐剂。
免疫第 14 天，各组小鼠血清刺突特异性抗体水平无显著差异；第 28 天时，刺突蛋白 + 甘露佐剂组小鼠血清刺突特异性抗体显著高于单独 WA1mRNA 组、WA1mRNA + 甘露佐剂组。对比各组刺突特异性总 IgG 与 IgG1 水平，WA1mRNA 组与 WA1mRNA + 甘露佐剂组无明显差异；但无论是否添加甘露佐剂，WA1mRNA 诱导的刺突特异性 IgG2c 水平均显著高于刺突蛋白 + 甘露佐剂组。中和抗体是评估免疫保护的核心指标，检测结果显示：WA1mRNA + 甘露佐剂组小鼠血清针对 WA1 毒株的中和抗体滴度显著高于单独 WA1mRNA 组、刺突蛋白 + 甘露佐剂组。这表明，引流淋巴结共靶向递送甘露佐剂与 WA1mRNA，可提升中和抗体的诱导水平。
为探究肌肉联合注射能否进一步强化二者协同诱导中和抗体的效果，首先对比了甘露佐剂与单纯甘露聚糖的作用：肌肉或皮内注射刺突蛋白 + 甘露佐剂组，在免疫第 14、28 天的血清刺突特异性 IgG 水平均高于刺突蛋白 + 甘露聚糖组，且皮内接种效果优于肌肉接种，提示该佐剂作用存在组织差异性。
通过动态光散射（DLS）检测不同比例的甘露佐剂、脂质纳米颗粒、WA1mRNA 混合体系，证实 24 小时内各组颗粒粒径均未发生改变；利用曲拉通裂解脂质纳米颗粒作为阳性对照，检测混合体系中 mRNA 泄漏量，发现 24 小时内 mRNA 泄漏率不足 3%，证明甘露佐剂不会破坏 WA1mRNA 的结构稳定性。
对小鼠进行肌肉联合免疫（WA1mRNA + 甘露佐剂）后检测发现：免疫第 14、28 天，WA1mRNA + 甘露佐剂组小鼠血清刺突特异性总 IgG、IgG1、IgG2 水平均显著高于单独 WA1mRNA 组；第 28 天，前者针对 WA1 毒株的中和抗体滴度也显著更高。
奥密克戎 BA.1 是当时变异程度最高的新冠关切变异株之一。检测结果显示：单独 WA1mRNA 组小鼠血清中，抗 BA.1 中和抗体水平远低于抗 WA1 中和抗体，印证其对奥密克戎保护力下降；而 WA1mRNA + 甘露佐剂组抗 BA.1 中和抗体水平显著提升（仍略低于抗 WA1 中和抗体）。免疫第 35 天，两组小鼠抗 WA1 刺突 IgG 水平均较第 28 天进一步升高；且 WA1mRNA + 甘露佐剂组抗 BA.1 与抗 WA1 中和抗体滴度趋于持平。
免疫后 48 小时内，WA1mRNA 组与 WA1mRNA + 甘露佐剂组小鼠体温、全身性炎症细胞因子水平无明显差异，说明添加甘露佐剂不会增加疫苗不良反应。
本研究进一步追踪免疫应答的持久性：分别给小鼠肌肉注射 WA1mRNA、WA1mRNA + 明矾、WA1mRNA + 甘露佐剂，初次与加强免疫时间为第 0、14 天。结果显示，直至免疫后 500 天，WA1mRNA + 甘露佐剂组小鼠血清刺突特异性总 IgG、IgG1、IgG2c 水平均显著高于另外两组，证实延长疫苗保护时长的核心组分是甘露聚糖，而非明矾。
为探究抗体长效维持的机制，检测骨髓内长寿命浆细胞（LLPC）：在免疫第 54、84、500 天，WA1mRNA + 甘露佐剂组骨髓中刺突特异性抗体分泌细胞（ASC）、CD19⁻CD38⁺CD138⁺长寿命浆细胞比例显著高于单独 WA1mRNA 组，而 WA1mRNA + 明矾组无此效应。对应的中和实验结果显示：直至免疫后 84 天（WA1 毒株）、500 天（携带 D614G 突变的 WA1 假病毒），WA1mRNA + 甘露佐剂组的中和能力仍显著优于其余两组。
综上，甘露佐剂可从滴度和持续时间两方面，提升 WA1mRNA 诱导的刺突特异性抗体与中和抗体水平，且该效果由甘露聚糖介导，而非明矾。
二、甘露佐剂促进生发中心应答，诱导针对变异株的中和抗体
滤泡辅助性 T 细胞（T<sub>FH</sub>）与生发中心（GC）是调控抗体应答的关键细胞与结构，已有研究证实 WA1mRNA 可在人体内诱导 T<sub>FH</sub>细胞与生发中心形成。
对 C57BL/6 小鼠分组免疫（生理盐水组、WA1mRNA 组、WA1mRNA + 明矾组、WA1mRNA + 甘露佐剂组），初次与加强免疫为第 0、14 天。结果显示：直至免疫后 84 天，WA1mRNA + 甘露佐剂组引流淋巴结内 CD4⁺CXCR5⁺CD278⁺ T<sub>FH</sub>细胞数量与扩增倍数显著高于另外两组（500 天时组间差异消失）；免疫第 28 天至 84 天，该组生发中心 B 细胞（B<sub>GC</sub>，CD19⁺CD95⁺GL7⁺）数量同样显著升高，500 天恢复至正常水平。
奥密克戎 BA.4、BA.5、XBB.1.5 等亚株因大量突变具备极强的免疫逃逸能力。本研究利用生物素化刺突四聚体，检测可识别上述变异株的生发中心 B 细胞：WA1mRNA + 甘露佐剂组中，可识别 WA1、BA.4/BA.5、XBB.1.5 刺突的生发中心 B 细胞数量与占比均显著更高；而单独 WA1mRNA 组识别变异株的生发中心 B 细胞远少于识别原始株的细胞，再次印证初代疫苗对变异株识别能力有限。
免疫第 56 天，WA1mRNA + 甘露佐剂组体内识别各毒株刺突的记忆 B 细胞（B<sub>M</sub>）数量也显著上调。中和实验结果表明：直至免疫后 500 天，该组血清仍可高效中和 BA.5、XBB.1.5 假病毒，且对 BA.1、BA.5 活病毒的中和能力与原始株 WA1 基本持平。
将甘露佐剂与 FDA 批准的佐剂 AS04（明矾 + 单磷酰脂质 A）对比：免疫第 35、56 天，WA1mRNA + 甘露佐剂组与 WA1mRNA+AS04 组的刺突特异性总 IgG、IgG1 水平均高于单独疫苗组；但仅甘露佐剂可显著上调 IgG2c。两组均可扩增 T<sub>FH</sub>细胞与生发中心 B 细胞，而甘露佐剂的效果更优；同时，在变异株特异性生发中心 B 细胞数量、变异株假病毒中和能力上，WA1mRNA + 甘露佐剂组也全面领先。
上述结果证明，甘露佐剂可显著扩增生发中心应答，有效诱导针对高逃逸奥密克戎亚株的中和抗体。
三、甘露佐剂增强 B 细胞体细胞高频突变，拓宽 B 细胞库多样性
为解析甘露佐剂拓宽变异株识别能力的分子机制，本研究分选特异性识别 WA1、XBB.1.5 刺突的生发中心 B 细胞，开展单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）与单细胞 B 细胞受体测序（scBCR-seq）。
首先对所有细胞进行聚类分析，共得到 16 个细胞亚群，其中 13 个为 B 细胞亚群，3 个为 T 细胞、髓系细胞等杂细胞；剔除杂细胞后重新聚类得到 14 个 B 细胞亚群。对比结果显示：相较于单独 WA1mRNA 组，WA1mRNA + 甘露佐剂组中明区 B 细胞、暗区增殖 B 细胞比例升高；记忆来源抗体分泌细胞、生发中心后增殖浆母细胞、高表达 Jchain 与 CD138 的成熟浆细胞等类群显著扩增；同时，高表达记忆成熟标志物 KIF2 的记忆 B 细胞占比上升，效应型记忆 B 细胞占比下降。针对 XBB.1.5 特异性 B 细胞的分析显示，WA1mRNA + 甘露佐剂组与 XBB.1.5 特异性 mRNA 疫苗组的细胞亚群分布差异较小。
B 细胞受体重链 CDR3 区长度分析显示，各组平均长度与分布无明显差异；重链 V 基因使用模式存在组间区别。克隆丰度曲线表明：单独 WA1mRNA 组呈现寡克隆优势（优势克隆占比约 4.39%），克隆分布高度集中；而 WA1mRNA + 甘露佐剂组曲线更平缓，克隆优势减弱、分布更均匀。XBB.1.5 特异性 B 细胞也呈现相似规律。
利用希尔多样性指数评估克隆丰富度与均匀度：WA1mRNA + 甘露佐剂组 WA1 特异性 B 细胞的克隆丰富度、群落均匀度、香农熵均显著高于单独疫苗组；XBB.1.5 特异性 B 细胞的多样性提升更为明显。校正样本量偏差后的分析结果趋势一致。
体细胞高频突变（SHM）检测结果：WA1mRNA + 甘露佐剂组 WA1 特异性 B 细胞的重链、轻链突变率均显著更高；XBB.1.5 特异性细胞中，甘露佐剂组以轻链突变为主，而 XBB.1.5 专属 mRNA 疫苗组重链突变更显著，该差异由抗原特性主导，而非佐剂。各组抗体同种型分布无统计学差异。
利用 VirScan 技术检测抗体识别表位：WA1mRNA + 甘露佐剂组血清抗体可识别 WA1 刺突上更多表位，同时对人冠状病毒 OC43 刺突表位的识别能力显著提升，对中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）刺突表位识别也有上升趋势，对 HKU1、229E 冠状病毒无明显影响。自身抗原芯片检测证实，甘露佐剂不会打破机体自身免疫耐受。
综上，甘露佐剂可提升 B 细胞体细胞高频突变水平、拓宽 B 细胞受体库多样性，促使 B 细胞识别多种冠状病毒表位，且不诱发自身免疫反应。
四、甘露佐剂克服抗原印记效应
抗原印记是初代新冠疫苗难以应对新型变异株的重要原因。本研究构建多次免疫模型验证甘露佐剂能否克服该效应：
- 第 0、14 天：所有小鼠均接种 WA1mRNA（初次 + 加强）；
- 第 56 天（二次加强）：分为四组，分别接种 WA1mRNA、XBB.1.5mRNA、XBB.1.5mRNA + 甘露佐剂、单纯甘露佐剂；
- 对照组：全程两次接种 XBB.1.5mRNA。
免疫第 84 天检测结果：WA1mRNA+XBB.1.5mRNA + 甘露佐剂组小鼠血清 WA1 刺突特异性 IgG 水平显著高于其余组别；仅二次加强接种 XBB.1.5mRNA 的组别，对 XBB.1.5 假病毒中和能力较强，而先接种 WA1mRNA 再换用 XBB.1.5mRNA 的组别中和能力大幅下降，典型体现抗原印记现象。而 WA1mRNA+XBB.1.5mRNA + 甘露佐剂组对 XBB.1.5、BA.5、WA1 毒株的中和能力，与全程接种 XBB.1.5mRNA 的组别持平。
同时，该组引流淋巴结内识别各变异株的生发中心 B 细胞、记忆 B 细胞、T<sub>FH</sub>细胞数量，脾脏细胞受刺突肽刺激后分泌的干扰素 -γ 水平，以及骨髓抗体分泌细胞比例，均显著高于其余实验组。
以上结果明确：甘露佐剂可有效消除既往免疫造成的抗原印记。
五、甘露佐剂重塑引流淋巴结的炎症反应
对免疫第 1、3、7 天的小鼠引流淋巴结开展转录组测序与主成分分析（PCA）：WA1mRNA 组与 WA1mRNA + 明矾组的转录图谱高度重合，而 WA1mRNA + 甘露佐剂组形成独立的转录特征。免疫第 1 天为炎症爆发期，各组炎症相关基因高表达；第 3 天整体转录水平向生理盐水组回落；第 7 天适应性免疫全面激活，各组转录程序发生显著改变。
通路富集分析显示：WA1mRNA 组免疫第 1 天主要上调炎症细胞因子通路，第 3 天富集淋巴细胞增殖通路，第 7 天显著激活 B 细胞增殖、蛋白分泌及 B 细胞受体相关通路。
对比 WA1mRNA 组与 WA1mRNA + 甘露佐剂组：免疫第 1 天，甘露佐剂组炎症、代谢通路显著上调，炎症小体、IL-1 生成、趋化因子生成相关基因集富集，同时出现白色念珠菌感染相关基因特征，引流淋巴结内免疫细胞数量也显著增加；免疫第 3、7 天，甘露佐剂组的干扰素应答通路持续显著激活，白色念珠菌相关特征通路也持续富集。
综上，甘露佐剂可在引流淋巴结内强化炎症小体应答，并维持长效干扰素信号。
六、IL-1 与干扰素信号是甘露佐剂发挥作用的核心通路
1. 抑制 IL-1 / 半胱天冬酶 – 1 通路
使用 IL-1 受体拮抗剂阿那白滞素、半胱天冬酶 – 1 抑制剂 VX765 分别处理小鼠，再进行免疫。结果显示：阻断 IL-1 受体或半胱天冬酶 – 1 活性后，WA1mRNA + 甘露佐剂组的刺突特异性 IgG、生发中心 B 细胞、T<sub>FH</sub>细胞扩增效应完全消失，对 WA1、BA.5、XBB.1.5 假病毒的中和能力以及变异株特异性生发中心 B 细胞数量也显著下降；上述抑制剂对单独 WA1mRNA 组的影响相对微弱。这证实 IL-1 信号是甘露佐剂发挥功能的关键，同时也部分参与初代 mRNA 疫苗的免疫应答。
2. 抑制干扰素通路
使用干扰素受体 1（IFNAR1）与干扰素 -γ 中和抗体阻断干扰素信号后，WA1mRNA + 甘露佐剂组的抗体水平、T<sub>FH</sub>细胞、生发中心 B 细胞、变异株中和能力、长寿命浆细胞数量均显著回落；而单独 WA1mRNA 组几乎不受影响。这表明，甘露佐剂的增效作用完全依赖干扰素信号，而干扰素并非初代 mRNA 疫苗应答的必需通路。
3. IL-1 与干扰素的正反馈环路
检测发现：甘露佐剂可上调引流淋巴结内干扰素与趋化因子 CXCL10 水平；使用阿那白滞素阻断 IL-1 后，该上调效应消失。反之，阻断干扰素信号也会抑制 IL-1β 的生成。证明IL-1 与干扰素通路形成相互促进的正反馈环路。
利用 IL1RN 基因敲除小鼠（IL-1 受体拮抗剂缺失，IL-1 信号过度激活）开展验证：仅接种 WA1mRNA 的基因敲除小鼠，其抗体水平、生发中心 B 细胞数量、变异株中和能力，与野生型小鼠接种 WA1mRNA + 甘露佐剂的效果基本一致。最终证实：IL-1 与干扰素信号的协同激活，是甘露佐剂增强 mRNA 疫苗效力的必要且充分条件。
七、甘露佐剂在非人灵长类与人源化小鼠中发挥保护作用
1. 非人灵长类动物（食蟹猴）实验
对食蟹猴分组肌肉接种 WA1mRNA、WA1mRNA + 甘露佐剂，初次免疫第 0 天，加强免疫第 21 天。全程监测体温、体重、血常规等指标，两组无明显异常，接种部位也无炎症反应，证实佐剂安全性良好。
免疫直至第 180 天，WA1mRNA + 甘露佐剂组血清刺突特异性 IgG、针对 WA1、BA.4/BA.5、XBB.1.5 假病毒的中和抗体滴度，均显著高于单独疫苗组。
2. 人源化小鼠攻毒实验
采用肺部表达人 ACE2 的 K18-hACE2 小鼠，免疫后第 56 天用奥密克戎 BA.5 毒株攻毒。攻毒后第 4 天检测肺部病毒载量：单纯 WA1mRNA 组病毒载量低于未免疫组，而 WA1mRNA + 甘露佐剂组肺部未检测到活病毒。肺组织病理分析显示：两组血管损伤程度相近，但 WA1mRNA + 甘露佐剂组肺泡、细支气管周围炎症损伤显著减轻。
上述结果证明，甘露佐剂可在非人灵长类与新冠易感人源化小鼠中，显著提升 mRNA 疫苗对原始株与奥密克戎变异株的保护效果。
八、甘露佐剂激活人吞噬细胞
分离健康人外周血单个核细胞（PBMC）开展体外实验：未用粒细胞 – 巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）预处理的细胞，经明矾、甘露聚糖、甘露佐剂刺激后，均不分泌 IL-1β、IL-6、肿瘤坏死因子（TNF），仅脂多糖可诱导炎症因子释放；经 GM-CSF 预处理的外周血单个核细胞、单核来源树突状细胞，仅在甘露佐剂刺激下大量分泌上述促炎因子，单纯甘露聚糖或明矾无此效果。
梯度配比实验显示：甘露聚糖 20 μg 搭配明矾 10 μg 时，诱导炎症因子与胞内前体 IL-1β 的效果最优。蛋白印迹结果表明：可溶性甘露聚糖可激活 STAT-1 磷酸化、上调干扰素诱导蛋白 Viperin；而甘露佐剂可进一步强化该效应。
综上，甘露佐剂可有效激活人源免疫细胞，且组分配比对活性存在显著影响。
讨论
本研究证实，由白色念珠菌甘露聚糖与明矾复配的甘露佐剂，可大幅提升初代 WA1mRNA 疫苗、XBB.1.5 更新版 mRNA 疫苗的综合效力。其中甘露聚糖是延长抗体应答、诱导变异株中和抗体的核心组分，明矾仅为载体；该佐剂不会加剧小鼠与非人灵长类动物的不良反应，也不会诱发自身免疫。添加甘露佐剂后，疫苗诱导的 T 细胞应答、抗体滴度、抗体识别表位广度、中和抗体的效价与时长均全面提升。
转录组与功能实验明确：IL-1β 与 I 型干扰素的信号互作是甘露佐剂发挥作用的核心机制。干扰素可调控趋化因子表达、血管通透性、T<sub>FH</sub>细胞与记忆 B 细胞分化；初代 mRNA 疫苗自身的应答不依赖干扰素，但甘露佐剂介导的增效作用完全离不开干扰素。已有研究证实 IL-1β 参与 mRNA 疫苗的早期应答，本研究进一步发现：IL-1β 是启动 “IL-1 – 干扰素正反馈环路” 的关键，该环路是佐剂发挥长效作用的基础。
现有商用 mRNA 疫苗的主要短板之一，是对变异株保护力不足。生发中心持续活化可推动 B 细胞产生高亲和力、广谱性抗体：长期活跃的生发中心中，高亲和力抗优势表位抗体产生后，可解除免疫压制，使识别次要表位的 B 细胞得以活化，最终拓宽抗体谱。本研究中，甘露佐剂可延长生发中心反应、提升 B 细胞突变率与受体库多样性，完美契合广谱抗体的产生机制。
体外人细胞实验显示，单纯明矾无法诱导人细胞分泌 IL-1β，而甘露佐剂可激活炎症小体、释放 IL-1β；可溶性甘露聚糖可激活干扰素通路，二者复配后信号强度进一步提升。但甘露佐剂调控炎症小体、干扰素通路的精细分子机制，仍需后续深入探究。
总体而言，本研究证明靶向真菌来源模式识别受体 dectin-2 的聚糖类佐剂，可通过调控固有免疫，大幅优化 mRNA 疫苗的适应性免疫应答，为研发广谱、长效的新型 mRNA 疫苗提供了全新策略。
【标题】：A glycan-based adjuvant expands the breadth and duration of protection of mRNA-based vaccines.
【作者】：[“Jena, Kautilya K”,”Qu, Pengxiang”,”Baracco, Laur
【刊名】：NAT IMMUNOL
【出版年】：2026
Hits: 5