iMeta
基于膳食纤维的口服纳米疫苗通过SCFA-FFAR2轴促进肠道调节性B细胞迁移至鼻黏膜并诱导抗原特异性耐受

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该研究为过敏性鼻炎的治疗提供了全新的口服耐受诱导策略，强调了Breg在黏膜免疫耐受中的核心作用，为过敏性疾病的免疫干预设计提供了关键理论依据。

 

文献概述

本文《Dietary fiber‐based oral nanovaccine promotes gut‐to‐nose trafficking of regulatory cells and drives antigen‐specific tolerance to relieve airway allergy》，发表于《iMeta》杂志，系统探讨了基于β-葡聚糖的口服纳米膳食纤维（NDF）如何通过肠道菌群发酵产生短链脂肪酸（SCFA），驱动IL-10⁺调节性B细胞（Breg）从肠道向鼻黏膜迁移，从而建立抗原特异性免疫耐受。研究结合动物模型、单细胞追踪和转录组分析，揭示了“肠-鼻轴”在过敏性气道疾病中的关键作用。

背景知识

过敏性鼻炎（AR）影响全球超4亿人，其核心病理机制是黏膜免疫耐受的破坏和Th2型炎症的异常激活。当前治疗如抗组胺药或舌下免疫疗法（SLIT）虽能缓解症状，但难以诱导持久的抗原特异性耐受。靶向Th2细胞的疗法常因系统性免疫抑制带来副作用，而Treg细胞的稳定性与功能在过敏患者中常受损。近年来，肠道菌群代谢产物SCFA被发现可通过FFAR2受体调控免疫耐受，但直接补充SCFA因药代动力学差而受限。本研究的切入点在于设计一种可口服、可发酵的纳米载体，实现抗原与免疫调节代谢物的共递送，精准激活肠道免疫系统并驱动耐受性细胞向鼻腔迁移，从而在局部建立长期免疫记忆。

 

针对过敏性鼻炎及哮喘等气道过敏性疾病的机制研究，赛业生物提供多种基因编辑小鼠模型，包括Th2细胞相关因子（如Il4、Il5、Il13）敲除或报告基因小鼠，以及条件性免疫细胞特异性Cre工具鼠，助力免疫调控机制解析。此外，我们提供HUGO-Ab®全人源化抗体小鼠服务，用于开发靶向IgE或Th2通路的治疗性抗体，支持从靶点验证到药效评价的全流程研究。

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研究方法与核心实验

作者首先利用NHANES队列数据（n=8092）分析膳食纤维摄入与AR患病率的关系，发现纤维摄入量与AR风险呈显著负相关。随后构建了基于高分子量β-葡聚糖的纳米膳食纤维（NDF）载体，封装模型抗原OVA，通过口服给药在OVA致敏小鼠模型中评估其治疗效果。使用KikGR光转换小鼠系统，实现了对肠道来源免疫细胞的体内追踪，结合流式细胞术、质谱流式（CyTOF）和RNA-seq技术，系统解析了NDF诱导的免疫重塑过程。此外，采用Ffar2^-/-小鼠验证SCFA-FFAR2信号的必要性，并在尘螨和豚草花粉模型中验证NDF的广谱性。

关键结论与观点

• 在人群队列中，每日膳食纤维摄入每增加10g，AR患病率下降13.4%，提示饮食干预的潜在价值。
• NDF在胃部稳定，可在肠道长期滞留并被微生物高效发酵，显著提升粪便SCFA水平，为耐受性免疫微环境奠定基础。
• 口服NDF显著减轻OVA诱导的鼻部炎症，降低鼻部IgE、Th2细胞因子（IL-4、IL-5、IL-13）并增加IL-10，表明其有效重编程Th2型免疫应答。
• 转录组分析显示，NDF上调肠道中Treg和Breg相关基因（如foxp3、il10ra、ctla4），且该过程依赖于FFAR2信号，因在Ffar2^-/-小鼠中耐受效应完全消失。
• 通过KikGR光转换模型，首次证实肠道来源的Breg可迁移至鼻黏膜，且迁移细胞高表达IL-10、foxp3、pdcd1等耐受相关基因，成为局部免疫抑制的主要执行者。
• NDF治疗4个月后再次激发，小鼠仍维持低IgE和Th2反应，表明其诱导的是长期免疫记忆，而非短暂抑制。
• 在尘螨和豚草花粉模型中，NDF同样有效诱导Breg扩增并缓解症状，证明其具有广谱抗过敏潜力，适用于多种过敏原。

研究意义与展望

该研究颠覆了传统以T细胞为中心的口服耐受模型，确立了Breg作为关键效应细胞的地位，为开发基于食物来源的纳米疫苗提供了新范式。其模块化设计允许替换不同过敏原，有望发展为个性化多敏患者治疗策略。

从药物开发角度看，NDF避免了传统疫苗佐剂的非特异性激活，利用内源性SCFA作为天然免疫调节剂，安全性更高。未来可探索其在其他黏膜过敏如食物过敏或哮喘中的应用。

在临床监测中，可考虑将粪便SCFA水平或循环Breg频率作为预测治疗响应的生物标志物，实现精准免疫干预。

 

为深入研究肠道菌群与免疫系统互作在过敏疾病中的作用，赛业生物提供无菌小鼠及SPF小鼠无菌净化服务，结合粪菌移植（FMT）技术，可构建精准的菌群-宿主互作模型。同时，我们提供多种免疫缺陷小鼠（如C-NKG）和人源化小鼠模型，用于评估人类免疫细胞在过敏反应中的功能，支持从机制研究到临床前药效评价的转化需求。

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结语

本研究开发了一种基于膳食纤维的口服纳米疫苗NDF，通过“抗原+代谢物”共递送策略，成功激活肠道免疫系统并驱动调节性B细胞经“肠-鼻轴”迁移至鼻黏膜，建立长期抗原特异性耐受。这一发现不仅为过敏性鼻炎提供了安全、便捷且持久的治疗新路径，更重新定义了口服耐受的细胞机制，强调了Breg的核心执行作用。从实验室到临床，该策略具备高度可转化性：其原料为天然多糖，生产成本低，口服给药依从性高，且避免了注射疗法的局部不良反应。未来若能在人类中验证其疗效，NDF有望成为过敏性疾病照护体系中的基石性干预手段，尤其适用于儿童和多敏患者群体。同时，该平台技术可拓展至其他免疫紊乱疾病，开启基于微生物-免疫互作的下一代生物治疗新纪元。

 

Yuting Qin, Zeming Wang, Yuru Zong, Guangjun Nie, and Hanqing Chen. Dietary fiber‐based oral nanovaccine promotes gut‐to‐nose trafficking of regulatory cells and drives antigen‐specific tolerance to relieve airway allergy. iMeta.