介孔硅微粒增强针对SARS-CoV-2的抗病毒免疫与记忆反应

为何微小的硅颗粒对未来疫苗很重要

在全球开始超越首批COVID-19疫苗之际，科学家正在寻找使防护更持久并更能抵御重症的方法。本研究探讨了一种意想不到的助力：由硅制成的微观海绵状颗粒，可与冠状病毒蛋白混合使用。这些颗粒充当免疫系统的助推器，旨在比许多现有疫苗添加剂产生更强、更持久的防御，同时保持安全且易于生产。

打造更好的疫苗助剂

大多数现代疫苗不使用完整病毒；相反，它们依赖诸如SARS‑CoV‑2的刺突蛋白等纯化片段。单独使用时，这些片段可能不足以唤起持久防御，因此将它们与称为佐剂的添加剂一起使用，以提醒并训练免疫系统。近一个世纪以来，铝盐一直担任这一角色，但它们往往偏向免疫反应的一条路径，并不理想于推动强有力的抗病毒记忆。本研究团队开发了“介孔硅微粒”——充满微小孔隙的硅碎屑——可以装载刺突蛋白的S1片段。它们的尺寸、高比表面积和缓释特性旨在使其成为巡逻体内的免疫细胞的理想靶标。

小鼠中更强且更持久的抗体反应

研究者将基于硅的疫苗混合物与标准的基于铝的混合物在小鼠中进行了比较。在超过六个月的观察期内，两种配方对刺突S1蛋白的抗体水平相似，均明显优于单独给与的刺突蛋白。重要的是，在一次迟发强化免疫后，硅配方诱导出一种与抗病毒细胞杀伤反应相关的特定抗体类型显著增加，这些抗体在阻断刺突蛋白与人体ACE2受体结合（感染的第一步）方面特别有效。尽管小鼠抗体对原始病毒、Beta和Delta变体表现良好，但对Omicron的中和效果较差，反映出该变体的刺突蛋白与用于免疫的原始株存在较大漂移。

动员机体的细胞防御者

抗体只是部分故事；对病毒的长期保护还依赖于能够识别并销毁被感染细胞的T细胞。当科学家检查接种疫苗小鼠的免疫细胞时，发现接受硅配方的动物产生更多的抗病毒信使分子干扰素‑γ，尤其是来自与直接杀伤感染细胞相关的T细胞。这表明一种强劲的细胞免疫反应至少持续了七个月，且比铝佐剂更为明显。在使用对SARS‑CoV‑2高度敏感的基因工程小鼠进行的严格挑战测试中，硅基和铝基疫苗均在大多数动物中提供了保护，与未接种对照组相比显著降低了肺和脑中的病毒水平。

来自人类免疫细胞的提示

为了检验这些颗粒是否也可能惠及人类免疫，团队收集了既往感染或已接种SARS‑CoV‑2疫苗志愿者的血细胞。在实验室中，他们将这些细胞暴露于来自刺突蛋白的片段，或以游离形式，或附着在硅颗粒上。当病毒片段由硅携带时，来自已接种供体的更多T细胞开启了干扰素‑γ的产生，尤其在树突状细胞——免疫系统的专业哨兵——的支持下更为明显。这些结果表明，颗粒可以帮助重新唤醒既有的免疫记忆，且可能适合用于加强那些已接触过病毒或先前疫苗的人群的反应。

这对未来疫苗可能意味着什么

综合小鼠与人体细胞数据，介孔硅微粒展现出作为下一代疫苗助剂的前景。它们在总体抗体产生方面与铝盐相当，在延迟强化免疫后在产生强效抗病毒抗体类型方面优于铝盐，并为持久的T细胞反应提供更强支持——同时由可生物降解、低毒性的材料制成并可规模化生产。对普通读者而言，结论是经过精心设计的硅碎屑可能不仅能帮助未来疫苗对抗像SARS‑CoV‑2这样的病毒提供更高的防护屏障，还能让免疫系统更深入、更持久地记住这些威胁。

引用: López-Gómez, A., Real-Arévalo, I., Mayol-Hornero, E. et al. Mesoporous silicon microparticles enhance antiviral immunity and memory responses against SARS-CoV-2. Sci Rep 16, 7355 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38583-8

关键词: COVID-19 疫苗, 疫苗佐剂, 硅微粒, 抗病毒免疫, 免疫记忆