2026年2月19日，美國斯坦福大學 Bali Pulendran 教授研究團隊，在國際期刊Science在線發表題為：Mucosal vaccination in mice provides protection from diverse respiratory threats的研究論文。研究人員開發了一款鼻噴的廣譜疫苗，在小鼠實驗中成功抵御了包括SARS-CoV-2等多種呼吸道病毒、細菌甚至過敏原，提供長達3個月的廣泛保護。該研究改變了自十八世紀牛痘疫苗以來已延續200多年的“一病一苗"針對特定病原體的抗原進行疫苗開發的模式。一項兼具科研突破性和臨床轉化性雙重價值的工作，為呼吸道疾病防控帶來全新革命性可能。

該研究團隊開發出一種名為GLA-3M-052-LS+OVA的鼻內噴霧疫苗。該疫苗不僅能同時防御多種不同的呼吸道病毒和細菌感染，還能減輕過敏性哮喘的癥狀，且保護效果持久。更重要的是，其保護作用并非依賴于針對特定病原體的抗體，而是通過“教育"和“重塑"肺部原位的免疫細胞，主要是肺泡巨噬細胞（AM）來實現的。

其機制核心在于“雙重激活"的策略：它結合了TLR4 激動劑（Glucopyranosyl Lipid A：GLA，吡喃葡糖苷脂質 A）和TLR7/8 激動劑（3M-052-LS），并搭配了一種通用模型抗原：卵清蛋白（ovalbumin：OVA） 。疫苗中的TLR4 激動劑GLA 和TLR7/8 激動劑3M-052-LS，能直接刺激肺部先天免疫細胞；另一方面，添加的無害通用抗原卵清蛋白（OVA）會將T細胞招募到肺部，這些抗原特異性 CD4?和 CD8?記憶T細胞會持續向先天免疫細胞發送信號，讓本應僅活化幾天的先天免疫維持數月激活狀態。這種“整合器官免疫"（integrated organ immunity）模式中，肺泡巨噬細胞（AMs）是關鍵執行者。GLA-3M-052-LS+OVA疫苗會通過表觀遺傳重塑改造肺泡巨噬細胞，使其抗原呈遞能力、吞噬能力顯著增強，能快速清除病毒、細菌及受損細胞，同時限制過度炎癥反應，避免細胞因子風暴。該全新疫苗不含病原體任何組分，而是模擬呼吸道感染期間免疫細胞的交流信號，通過整合先天免疫和適應性免疫，形成持續的廣譜免疫反饋回路。

傳統疫苗遵循 “抗原特異性"原則，需模擬病原體的獨特成分（如新冠病毒的刺突蛋白），讓免疫系統提前訓練和記憶以識別目標，但面對病原體突變或新病原體出現時極易失效，這就是流感疫苗年年打的核心原因。這一模式是自十八世紀牛痘疫苗以來已延續200多年。病毒會不斷進化和變異，使得疫苗必須隨之更新。在醫學領域，一種能夠對抗多種病原體的“廣譜疫苗"長期以來被視為難以企及的夢想。

研究者首先評估了鼻內疫苗的效果，該疫苗結合了TLR4激動劑GLA和TLR7/8激動劑3M-052-LS與卵清蛋白（OVA），小鼠接受了四次鼻內接種，并隨著時間評估對多種呼吸道病原體的抵抗力（Fig.1A）。在接種疫苗后第21天、第42天和第3個月用SARS-CoV-2進行挑戰時，接種疫苗的小鼠相比未接種對照組表現出明顯減少的體重減輕（Fig.1B）。免疫組化、斑塊實驗和qPCR分析證實，接種疫苗的小鼠SARS-CoV-2病毒載量和亞基因組RNA水平降低（圖S1A和B）。感染后第3天對肺組織進行的組織學分析顯示，接種疫苗的小鼠炎癥和肺泡損傷減少（Fig.1C）。

進一步研究顯示，接種疫苗可提供針對SARS-CoV MA15和SCHO14 MA15感染的交叉保護，證據包括病毒滴度降低、體重保持以及肺損傷減輕。三至四次免疫足以提供這種保護效果。經流感病毒PR8預免疫并隨后接種含PR8抗原的核蛋白NP（GLA-3M-052-LS NP）的小鼠，在第28天和接種后2個月挑戰時表現出SARS-CoV-2病毒載量降低和體重減輕減少，這表明GLA-3M-052-LS可以利用預先存在的抗原特異記憶細胞提供異型保護。此外，接種疫苗的小鼠對金黃色葡萄球菌和鮑曼不動桿菌的細菌感染表現出持久保護，接種后至少3個月肺部細菌載量明顯降低（Fig.1D–F）。為了確定鼻內給藥的GLA-3M-052-LS OVA是否也能對通過非呼吸途徑獲得的感染提供保護，研究者評估了鼻內接種是否可保護小鼠免受靜脈注射金黃色葡萄球菌感染。接種疫苗的小鼠與未接種小鼠相比，腎臟細菌載量較低，體重減輕減少。

最后，研究者評估了GLA-3M-052-LS OVA黏膜疫苗在免疫有經驗組織中的有效性，即接種了四個月前感染過PR8的小鼠。接種疫苗的非初次小鼠與未接種對照組相比肺部細菌載量降低，與接種疫苗的初次小鼠降低程度相似。這些結果表明，鼻內GLA-3M-052-LS OVA在初次和有抗原經驗的宿主體內均可誘導抗原無關聯的廣泛保護性免疫。

Fig.1 鼻內GLA-3M-052-LS OVA疫苗接種可對SARS-CoV-2、PR8流感病毒、金黃色葡萄球菌以及肺炎鏈球菌感染提供*且持久的保護

為了闡明支撐持久、非特異性保護的細胞機制，研究人員對GLA-3M-052-LS OVA免疫引發的先天性和適應性反應進行了表征。鼻內疫苗接種后，多種先天免疫細胞亞群上調了共刺激分子CD86，并且包括肺泡巨噬細胞（AM）、樹突狀細胞（DC）、單核細胞和F4/80+巨噬細胞在內的抗原呈遞細胞（APC）在免疫接種后不久浸潤了支氣管肺泡灌洗液（BAL）。雖然大多數先天免疫反應在一周內恢復到基線水平，但AM的激活至少保持升高90天（Fig.2A）。AM中的MHC-II表達以及AM和DC中的MHC-I表達在接種21天或3個月后仍保持升高，與持續的抗原呈遞能力一致。

研究人員使用流式細胞術評估了T細胞反應。黏膜疫苗接種在肺部產生了高頻率的長期存在的疫苗特異性（四聚體OVA特異性）CD4+和CD8+ T細胞（Fig.2B）。這些T細胞在抗原刺激下能夠產生細胞因子，如IFN-γ、IL-2、TNFα和IL-17A（Fig.2B）。此外，高頻率的CD8+和CD4+組織駐留記憶（tissue resident memory ：TRM）T細胞，這些T細胞被標識為CD45+ TCRβ+ CD8+/CD4+ CD45(i.v.)- CD44+ CD69+ CD103+細胞，并在接種后至少3個月積累在疫苗接種的肺中（Fig.2C）。TRM在提供呼吸道病原體保護方面非常有效，而標準的肌內注射疫苗通常不會誘導高水平的TRM。

接下來研究人員使用多因子檢測Luminex評估了細胞因子譜。免疫接種與BAL液中關鍵炎癥介質的短暫但顯著升高相關，包括CXCL10、CCL5、CCL2和IFN-γ，反映了先天性和適應性免疫途徑的有效激活。雖然大多數細胞因子水平在3天內恢復正常，但干擾素誘導的趨化因子CXCL10、CCL5、可溶性核因子κB配體受體激活劑（sRANKL）和B細胞活化因子（BAFF）在第7天仍保持升高。血清中的炎癥性細胞因子水平明顯低于BAL液中的水平，表明疫苗誘導的細胞因子反應主要局限于肺部。

為了捕捉全系統的長期轉錄動態，研究者對在多個時間點收集的119,876個肺細胞進行了單細胞RNA測序（scRNA-seq）。細胞聚類分析顯示，在疫苗接種后21天，2型常規樹突狀細胞（DC2）、間質巨噬細胞（IM）、纖毛上皮細胞和肺泡巨噬細胞（AM）中抗原呈遞通路富集，并且在纖毛細胞和AM_2群體中，基因表達水平至少持續3個月。ATII細胞和AM_2群體表現出抗原呈遞相關基因的持續上調，如H2-D1、H2-K1、H2-Q7、H2-Aa和CD74。通過對總計96,834個肺細胞進行了scATAC-seq，揭示了在未接種、接種21天及接種90天組之間顯著不同的染色質可及性模式（Fig.2D）。與抗原呈遞基因H2-Aa、干擾素刺激基因Ccl5、Ifnor2、炎癥調控基因Il1orb以及膜脂運輸蛋白GRAM結構域含量蛋白1B(Gramdlb)相關的染色質位點，在疫苗接種后至少3個月內在AM中保持可檢測到（Fig.2E）。轉錄因子（TF）基序分析顯示AP-1家族（包括Fos、Fosb、Jund、Jun和Junb）在多種群體中富集，包括T細胞、ATII、AM、IM、1型常規樹突狀細胞（DC1）、中性粒細胞、纖毛細胞及單核細胞。多種AP-1、STAT、IRF及NF-kB家族的TF基序在多種T細胞群體及AM中至少在接種后3個月保持可檢測，與訓練免疫特征一致（Fig.2F）。

因此，GLA-3M-052-LS OVA疫苗接種引發了*而持久的免疫反應，其特征為誘導抗原特異性駐留記憶T細胞（TRM）及上皮細胞和先天免疫細胞，尤其是肺泡巨噬細胞（AM）的持續重編程，并通過持續的表觀遺傳和轉錄改變促進了增強的抗原呈遞和抗病毒狀態。

Fig2. 鼻腔內GLA-3M-052-LS OVA疫苗在先天免疫激活的同時，誘導強勁且持久的抗原特異性TRM反應，并驅動協調的表觀基因組重塑肺泡巨噬細胞和T細胞

為了剖析適應性免疫對疫苗誘導的非特異性保護的潛在貢獻，研究者比較了帶有或不帶OVA抗原的GLA-3M-052-LS疫苗的效果。盡管兩種配方在接種21天時都提供了部分保護，但疫苗配方中必須添加OVA才能在接種后42天和3個月防止體重下降。這表明長期異源保護需要適應性免疫反應。在整個GLA-3M-052-LS + OVA免疫方案中耗竭小鼠的CD4+和CD8+ T細胞會導致疫苗介導的SARS-CoV-2保護消失，因為體重下降和肺部病理表現與未接種小鼠相似（Fig.3A）。此外，在耗竭CD4+和CD8+ T細胞的小鼠中，GLA-3M-052-LS + OVA在感染金黃色葡萄球菌后的細菌負荷保護也消失了（Fig.3A）。單獨耗竭CD4+或CD8+ T細胞不足以消除GLA-3M-052-LS + OVA的保護作用，這表明這兩類T細胞具有冗余作用（Fig.3A）。在BCG疫苗接種的背景下，CD4+ T細胞幫助對于先天免疫細胞的廣泛保護作用是必需的。因此，研究人員評估了T細胞耗竭是否影響了模型中先天免疫細胞的訓練。在CD4+和CD8+ T細胞被耗竭的小鼠中，GLA-3M-052-LS + OVA刺激下的AM、F4/80+巨噬細胞和DC亞群中CD86的表達較接種對照小鼠下降（Fig.3B）。T細胞的清除還減少了AM中MHC-II的上調，并改變了肺中中性粒細胞的頻率，以及BAL中DC的浸潤。這些發現表明存在一個反饋環路，將抗原特異性T細胞反應與組織駐留先天免疫編程聯系起來，并且對于建立寬廣、異質的保護性免疫是必需的。

接下來對未接種小鼠、接種小鼠以及在免疫過程中耗竭CD4和CD8 T細胞的接種小鼠的肺進行了單核空間轉錄組分析。對53,645個空間解析的細胞核進行UMAP投影，揭示了多樣的肺細胞群，包括肺泡上皮細胞、AM、間質巨噬細胞（IM）、DC、T細胞和B淋巴細胞（Fig.3C）。空間聚類和轉錄特征映射顯示各組在組織結構和細胞組成上存在顯著差異，接種小鼠肺中表現出顯著的空間重構（Fig.3D）。使用血液轉錄模塊（BTMs）對接種和未接種小鼠進行通路水平比較顯示，接種小鼠的AM中抗原呈遞、吞噬作用和抗病毒免疫激活特征上調。然而，這些現象在T細胞耗竭小鼠中消失（Fig.3E）。

聚焦于T細胞，研究人員識別出富含TRM相關基因（包括Itgae、Itgal、Runx3）的不同轉錄簇。空間定位分析證實，TRM CD8 T細胞和記憶CD4 T細胞在接種疫苗的肺部中優先積累，而在T細胞耗竭的小鼠中，其頻率和空間駐留明顯下降。整合空間定位和受體-配體表達譜分析細胞間通訊強度顯示，疫苗接種后肺部的相互作用整體增強（Fig.3F）。T細胞-B細胞和T細胞-先天免疫細胞間的通訊增強，以及AM與肺泡上皮細胞（ATI和ATII）之間的信號傳導加強，而在T細胞耗竭小鼠中這些信號均被削弱。為了進一步解析疫苗效力背后的分子介導因素，研究人員評估了T細胞與先天免疫細胞之間關鍵免疫調節通路的作用。蛋白RANKL是T細胞驅動的先天免疫細胞生存和抗原呈遞調節的關鍵介質，在GLA-3M-052-LS +OVA免疫的BAL液中含量豐富。在免疫接種期間持續耗竭RANKL，通過使用抗RANKL抗體，會消除疫苗誘導的SARS-CoV-2和金黃色葡萄球菌的保護，使體重下降和細菌載量加重，相較于在使用非特異性同型對照抗體的情況下接種GLA-3M-052-LS+OVA的小鼠。然而，藥理學抑制CD40L、IFN-γ或TNF-α信號通路并不影響疫苗誘導的保護。這些結果表明，RANKL在GLA-3M-052-LS   OVA誘導的保護中發揮關鍵作用。

Fig3. 抗原特異性T細胞協調先天免疫細胞與肺上皮細胞之間的相互作用

由于GLA-3M-052-LS OVA在AMs中誘導了持久的表觀遺傳變化，研究者旨在評估這種表觀遺傳變化在AM中介導非特異性保護的作用。通過在病毒挑戰前經鼻腔給藥荷蘭Liposoma氯膦酸鹽脂質體Clodronate Liposomes來清除AMs，連續兩次給藥策略能清除90%肺泡巨噬細胞。流感病毒PR8挑戰，肺泡巨噬細胞的清除會導致更多的體重減輕和更差的存活率（Fig.4A）。對金黃色葡萄球菌（S. aureus）的感染，清除肺泡巨噬細胞后，肺部有更高的病原載量（Fig.4B），疫苗接種后的保護作用隨著肺泡巨噬細胞的清除而幾乎消失，基本和未接種的小鼠相當。無論流感病毒PR8，還是金黃色葡萄球菌（S. aureus），肺泡巨噬細胞的清除實驗，證實了肺泡巨噬細胞是廣譜疫苗防護功能的執行者。肺泡巨細胞回輸實驗（Fig.4C）顯示，回輸疫苗接種過的肺泡巨細胞，Naive小鼠面對PR8病毒挑戰時有更強的抵抗體重丟失能力，進一步證實了肺泡巨噬細胞的保護性作用。來自接種疫苗小鼠的AMs表現出對AF594標記的S. aureus（Fig.4E）、凋亡和壞死中性粒細胞（Fig.4F）以及PR8感染的肺上皮細胞（Fig.4G）在體內的更高攝取能力，相比之下未接種疫苗小鼠的AMs則較低。此外，接種疫苗小鼠的AMs在PR8感染后上調了活化標志物，包括CD86、MHC-I和MHC-II，并在6小時內積累在肺泡空間中。此外，基于空間轉錄組數據，接種疫苗后的訓練AMs表現出增強的抗原呈遞給T細胞的能力（例如，H2-Ab1:CD4, H2-K1:CD8, CD80:CD28）、促進上皮細胞的炎癥和組織修復（例如，Illa/Illb:Illr1/Illrap, Tgfbl:Tgfbr1/2），并促進趨化和免疫細胞的募集（例如，Cxcl10: Cxcr3, Ccl3:Cerl, Cxcl11: Cxcr3）。還有，AMs對T細胞、肺泡細胞和成纖維細胞表現出增強的粘附和識別能力（例如，Icaml:Itgal, Jam3:Jam2, Fnl:CD44）。這些結果表明，訓練過的AMs作為疫苗誘導保護的關鍵早期效應器，表現出增強的功能活性。

Fig4. 肺泡巨噬細胞協調疫苗誘導的非特異性保護

為了研究感染后的空間組織和免疫動態，研究者對接種疫苗和未接種疫苗的小鼠肺組織進行了多重空間蛋白成像和組織病理分析，并對其進行了SARS-CoV-2挑戰。挑戰后第三天，接種疫苗的小鼠感染SARS-CoV-2的肺表現出明顯的空間重編程，如RSN基于t-SNE聚類所示（Fig.5，A至C）。接種疫苗肺組織中富集的區域以免疫密集微環境頻率增加為特征，包括顯示出大量輔助（CD4+）和細胞毒性（CD8+）T細胞、B細胞、調節性T細胞和巨噬細胞的區域3和5（Fig.5D）。這些細胞在空間上被組織成類似于淋巴結結構的T細胞區和B細胞區，表明新生三級淋巴結構（tertiary lymphoid structure：TLS）形成加速（Fig.5E）。同時，免疫組化顯示TLS與SARS-CoV-2 N蛋白共定位（Fig.5E）。未接種疫苗的對照組在感染后第3天未顯示這些TLS特征。空間分布分析顯示，TLS富集區（區域3）主要定位于氣道周圍，提示疫苗接種使肺組織在感染時能夠快速且有結構地參與免疫應答。

與這些發現一致，接種疫苗的小鼠在肺中顯示抗原特異性NP四聚體CD8+ T細胞的加速積累（Fig.5，F和G），同時在BAL液中總IgG和IgG2c的HA特異性水平升高（Fig.5H）。這些免疫反應與BAL液中促炎細胞因子的表達下降相關，包括IL-6、CXCL10、CCL2和GM-CSF，這是細胞因子風暴的重要介質（Fig.5I）。此外，疫苗接種顯著減輕肺部病理變化，并在6小時內促進免疫細胞向支氣管區域的早期募集，動態組織病理分析顯示了這一點（Fig.5J）。在感染前，無論接種與否的小鼠均未觀察到免疫細胞聚集，表明該反應是由病原體挑戰特異性觸發的（Fig.5J）。因此，GLA-3M-052-LS OVA疫苗促進了組織特異性免疫微環境的建立，從而加快抗原呈遞和協調免疫應答，實現對感染的早期控制并限制免疫病理損傷（未發生“細胞因子風暴"）。

Fig5. 疫苗接種促進三級淋巴結構的快速形成和感染后炎癥的協調

由于組合性TLR4和TLR7激動劑能夠引發強烈的Th1偏向性免疫反應，研究人員推測這種黏膜疫苗接種策略也可能抑制由Th2驅動的超敏反應性疾病，如塵螨（HDM）誘導的哮喘。接種疫苗的小鼠表現出嗜酸性粒細胞和先天淋巴樣細胞2型（ILC2）浸潤減少，表達IL4、IL5和IL13的Th2細胞減少，以及血清IgE水平低于未接種對照組（Fig.6，A至I）。這些作用至少持續三個月（Fig.6，A至I）。PAS染色的肺組織切片的組織學分析進一步顯示黏液過度分泌減少（Fig.6J），確認GLA-3M-O52-LS+OVA有效緩解了過敏性哮喘。

Fig6. 鼻內GLA-3M-052-LS OVA疫苗接種可對過敏性哮喘提供強效且持久的保護

研究團隊表示，這款疫苗的優勢不僅在于廣譜性和持久性，還具備良好的臨床轉化潛力。GLA和3M-052均已進入臨床評估階段，安全性有保障、鼻噴給藥方式便捷、無需注射，更易推廣。未來優化為2劑接種方案后，可通過鼻噴劑實現大規模部署。若能成功轉化至人類，它有望取代每年多次的季節性疫苗接種，在新流行病出現時快速提供基礎防護，同時覆蓋流感、新冠、呼吸道合胞病毒、普通感冒、細菌性肺炎及常見過敏原，真正實現 “一噴防多防"。當然，轉化面臨挑戰，比如人類比小鼠接觸過更多微生物和環境抗原，肺部免疫背景更為復雜（有效性）；TLR激動劑作為佐劑，其強度需要精細平衡，確保在有效激活免疫的同時不引起過度或有害的炎癥（安全性）；RANKL信號在肺泡巨噬細胞重編程中的具體下游通路響應傳導（機制性）。

總之，研究人員揭示了一個完整的“整合器官免疫"環路。鼻噴疫苗GLA-3M-O52-LS+OVA在肺部誘導產生抗原特異性組織駐留記憶T細胞。這些T細胞通過分泌RANKL，持久地重編程肺泡巨噬細胞（AM），促進活化，增強其吞噬、抗原呈遞和快速響應能力。被免疫訓練的肺泡巨噬細胞作為常備軍，提供廣譜的、抗原非依賴的防御。當感染真實發生時，這個預置的免疫環境能加速三級淋巴結構形成，快速招募和擴增病原體特異性T細胞和B細胞，實現“先天性免疫快速清除+適應性免疫精準打擊" 的雙重防護，并限制過度炎癥反應而未產生“細胞因子風暴"。 先天性免疫和獲得性免疫反應的雙重效應被“整合器官免疫"斡旋得恰到好處。

荷蘭Liposoma是巨噬細胞清除劑Clodronate Liposomes氯麟酸鹽脂質體的發明人和開發者。作為Leader的體內單核巨噬細胞清除試劑，其憑借穩定的化學性質、高效的清除能力及良好的生物相容性，已成為業界單核巨噬細胞清除的不二試劑。產品被引頻頻見刊Cel,Nature和Science，助力突破發現，拓展科學邊界。

本Science論文，研究人員就使用了荷蘭Liposoma的巨噬細胞清除劑氯膦酸鹽二鈉脂質體Clodronate Liposomes，貨號CP-005-005，通過建模前鼻腔吸入2次，50ul/次來清除肺泡巨噬細胞（AM），證明了肺泡巨噬細胞的執行者角色 。

產品被引：

原始文獻：

Haibo Zhang et al., Mucosal vaccination in mice provides protection from diverse respiratory threats. Science(2026),

eaea1260, DOI:10.1126/science.aea1260