做疫苗和感染动物模型，为什么越来越需要空间蛋白组？

更新于2026年9月30日在疫苗、感染和抗病毒研究中动物模型承担着非常重要的桥梁作用。研究者不仅需要知道病原体是否被清除、病毒载量是否下降也需要理解感染发生后哪些免疫细胞进入了组织、哪些细胞被激活、局部组织结构如何变化以及免疫反应究竟发生在什么位置。尤其是在非人灵长类动物模型中组织微环境与人类疾病具有较高的相关性因此对免疫反应进行空间层面的解析正在成为传统血液指标和组织学观察之外的重要补充。2022年的一项研究以SIV感染恒河猴为模型探索了PCF(CODEX)超多重空间蛋白技术与RNAscope的联合应用。作者指出非人灵长类动物在进化、解剖和生理方面与人类较为接近因此被广泛用于多种人类疾病模型研究其中也包括HIV等感染性疾病。 在这项工作中研究者使用了SIV感染恒河猴的淋巴结和直肠组织通过高多重空间蛋白检测与病毒RNA原位检测结合观察感染相关的局部免疫微环境。对于感染研究而言空间信息非常关键。单纯检测病毒RNA能够判断病原体分布但很难回答病毒究竟位于怎样的细胞环境中。淋巴结内部存在明确的T细胞区、B细胞滤泡、血管以及多种髓系细胞群肠道组织又包含淋巴滤泡、固有层、上皮等不同结构。不同区域中的病毒存在和免疫反应可能具有完全不同的生物学意义。因此只有把病毒信号与免疫细胞身份、功能状态以及组织结构放到同一张图中才能更接近真实的感染过程。PCFCODEX超多重空间蛋白技术的第一个价值就是能够在有限组织中同时观察多种免疫细胞和功能标志物。这项研究中作者检测了CD3、CD4、CD20、CD21、CD68、CD31、HLA-DR、Ki67等蛋白并与SIV vRNA进行空间对应。这样得到的信息不再只是“病毒存在于某块组织”而可以进一步研究病毒周围的T细胞、B细胞、巨噬细胞、血管以及免疫活化和细胞增殖状态。 对于疫苗和抗病毒研究来说这种空间免疫信息可以为理解免疫反应发生的位置和组织背景提供新的维度。第二个值得关注的价值是PCFCODEX对非人灵长类研究体系的适配潜力。由于许多商品化抗体主要针对人源样本开发直接应用于恒河猴组织时并不一定能够获得理想结果。因此作者专门测试了24个抗人DNA barcode抗体在恒河猴组织中的交叉反应其中13个能够产生特异性信号。对于原有CD3抗体不能有效识别恒河猴组织的问题研究者进一步选择了另一株抗人CD3抗体并自行进行DNA barcode偶联最终成功用于恒河猴组织检测。这一结果对于动物模型研究具有实际意义。非人灵长类、啮齿类以及其他实验动物模型中经常会遇到物种差异导致的抗体适配问题。高多重空间蛋白技术如果能够结合抗体筛选、交叉反应验证以及定制偶联就有机会从固定Panel进一步扩展到更贴合具体疾病模型和研究问题的Panel。这种灵活性对于疫苗、感染和临床前药物研究尤其重要因为不同病原体、不同组织和不同干预手段所关注的免疫细胞和功能指标往往并不相同。这项研究还进一步验证了该方法在不同组织中的适用性。除了淋巴结作者还在SIV感染恒河猴的直肠组织中同时观察CD3、Ki67、CD20、CD68、CD31以及SIV vRNA并能够识别孤立淋巴滤泡、固有层和肠腔等不同组织结构。 这说明空间免疫分析并不局限于典型淋巴器官还可以进入真正的感染靶组织中观察病原体与局部免疫微环境之间的关系。对于疫苗研究而言这类技术的意义并不是直接判断“疫苗是否有效”而是帮助解释免疫保护或免疫失败背后的组织机制。例如在未来类似研究中可以进一步关注特定免疫细胞是否进入关键组织区域局部是否形成有效的T细胞或B细胞反应感染靶细胞周围是否出现免疫抑制性微环境以及干预前后细胞邻域是否发生改变。需要强调的是这些具体应用并不是本文直接验证的结论而是基于本文展示出的非人灵长类组织适配能力和空间多模态检测能力所延伸出的研究方向。因此对于感染、疫苗和临床前动物模型来说PCFCODEX超多重空间蛋白技术提供的不只是“更多免疫标志物”而是一种把病原体、免疫细胞、细胞状态和组织结构放回同一空间背景中的研究方式。传统检测可以告诉我们感染是否发生、免疫反应是否增强而空间蛋白组进一步帮助回答这些变化究竟发生在哪里、涉及哪些细胞以及它们如何共同构成局部免疫微环境。对于越来越强调机制解释和组织层面证据的感染与疫苗研究这正是空间蛋白组能够补充的重要信息。参考文献Cheng Y, Burrack RK, Li Q. Spatially Resolved and Highly Multiplexed Protein and RNA In Situ Detection by Combining CODEX With RNAscope In Situ Hybridization.J Histochem Cytochem. 2022;70(8):571–581. doi:10.1369/00221554221114174.