（1）免疫系统多层次多尺度的复杂性

人类免疫系统是典型的多层次、多尺度复杂系统，涵盖生物分子、细胞、器官、有机体四个层次，各层次均呈现独特的介尺度结构与动态特征。

● 生物分子层次：抗原结合位点、信号体等介尺度结构，直接调控抗体、T 细胞受体、细胞因子等生物大分子的免疫功能。

● 细胞层次：免疫突触、炎症小体等亚细胞区室，作为介尺度结构介导免疫细胞的激活、信号传导及效应器功能。

● 器官层次：由有序排列的免疫细胞和细胞间物质构成的组织，形成介尺度结构，介导抗原呈递、淋巴细胞分化和免疫监视等关键过程，维持局部免疫微环境的稳态。

● 有机体层次：初级和次级淋巴器官（如胸腺、脾脏和淋巴结）间动态通讯，与呼吸系统、胃肠道、心血管系统和神经内分泌系统相互作用，构成有机体层次的功能性免疫网络。

（2）免疫研究中的瓶颈

当前研究多集中于生物分子层次与细胞层次，产生了海量数据（基因组、转录组、蛋白质组、代谢组等），所产生的知识往往是孤立和碎片化的，由于数据缺乏层次和尺度的规范划分，难以开展交叉分析以研究背后的控制机制，更难以与对器官层次、有机体层次的研究工作整合形成对免疫系统的系统性认知。以营养素和药物的相关研究为例，现有成果多聚焦分子靶点或单一细胞效应，如维生素 D 参与调节性 T 细胞的发育，维生素 A 通路参与驱动黏膜防御的信号等，但对不同组织中不同类型细胞的综合影响及相应的各种衍生效应研究匮乏。

瓶颈二：层次与边界划分模糊，精准性不足

免疫系统多层次的边界定义与状态划分存在明显模糊性，严重影响疾病机制解析与治疗策略制定。免疫边界包括物理屏障（如皮肤、黏膜）、分子屏障（如自身抗原识别系统）、代谢屏障（如肠道菌群与免疫细胞的相互作用界面）等。边界功能异常是多种疾病的重要诱因：自身免疫性疾病中，免疫系统错误攻击自身组织边界；感染性疾病中，边界防御功能受损，无法有效抵御外来病原体入侵；癌症中，免疫监视边界 “失守”，导致异常细胞逃避免疫清除并增殖。同时，免疫系统存在免疫过度激活（如过敏、系统性红斑狼疮）、免疫缺陷（如癌症、原发性免疫缺陷）、正常免疫（稳态）三种特征状态，涉及到两个免疫检查点。传统研究常将免疫过度激活和免疫缺陷都归为‘异常’状态，从而简化为‘正常’与‘异常’的二元划分，这相当于只设定了一个免疫检查点，忽略了介区域内的两种机制动态协调，导致治疗策略缺乏精准性，难以实现 “同症异治”。

瓶颈三：还原论范式局限，临床转化低效

长期以来，生物学研究一直由还原论主导，但其难以应对免疫系统的动态复杂性，导致临床转化效率低下。在癌症免疫治疗中，部分患者对免疫检查点抑制剂反应良好，但多数患者仍会出现肿瘤进一步生长和转移，导致治疗失败。从介科学角度看，这是因为肿瘤-免疫反应是动态的多尺度过程：调控过弱则无法突破状态转换的临界点，仍停留于原始病理状态；调控过强则可能引发过度免疫反应（如急性炎症），导致机体遭受严重的不可逆损伤。此外，当前癌症治疗通常按照固定方案进行，未考虑肿瘤微环境的时空异质性以及癌症表型适应治疗干扰的进化能力，进一步降低了治疗效果。

介科学为精准定位疾病的核心调控机制提供了全新视角，能够从根本上区分‘同症异病’的本质差异，为真正实现‘同症异治’的精准医疗奠定基础。以免疫过度激活相关疾病为例，系统性红斑狼疮（SLE）与皮肤过敏均表现为免疫反应异常亢进，但控制机制截然不同：SLE 源于免疫系统对自身抗原的耐受崩溃，B 细胞异常激活产生大量致病性自身抗体，攻击人体自身组织，核心是自身耐受失衡；皮肤过敏则是人体对无害物质（过敏原）的异常免疫反应，核心机制是 IgE 介导的 Ⅰ 型超敏反应。基于介科学的控制机制解析，两者的治疗策略得以精准区分：SLE 需要通过长期免疫抑制来控制全身性炎症，重建自身耐受；皮肤过敏的管理则侧重于避免接触过敏原和阻断 IgE 通路（如通过抗 IgE 生物制剂）。这种基于介科学方法的精准分型，为免疫相关疾病的个体化诊断和治疗提供了重要依据。

（2）推动跨学科融合，革新研究方法

介科学的应用推动了实验技术与计算方法的跨学科融合，为免疫系统多层次介尺度结构与控制机制的解析提供了强有力的工具支撑，有望改变传统免疫学研究方法。在实验技术方面，高分辨率活体成像可用于追踪免疫细胞簇的动态结构和功能变化，实时捕捉不同层次上介尺度结构的时空演化；空间蛋白质组学能够阐明组织微环境内的分子浓度梯度分布，揭示介区域内的分子调控网络；单细胞测序技术可解析免疫细胞亚群的异质性，为细胞间相互作用研究提供数据支撑。在计算方法方面，分子动力学模拟可作为 “计算式显微镜”，检测分子组装体的动态变化，揭示分子互作机制；多尺度耦合算法将局部结构与系统功能关联起来，实现从介尺度到宏尺度的功能推演；基于智能体的模型将单个细胞视为具有细胞间相互作用和特定行为规则的自主智能体，可模拟细胞间的复杂交互，进而捕捉群体效应。

（3）优化诊疗策略，提升临床疗效

介科学为免疫相关疾病的诊疗优化提供了新思路，有望突破传统治疗 “一刀切” 的局限，显著提升临床疗效与安全性。针对癌症治疗，传统方案力求彻底消灭肿瘤细胞，易引发免疫失衡或耐药性。介科学提出 “稳态调控” 的思路，将治疗重点转向抑制肿瘤细胞进一步生长并维持长期控制，通过调节肿瘤与免疫系统的互作机制，将系统稳定在二者共存的区域，提升患者生活质量，实现对肿瘤的长期控制，从而避免过度治疗引发的免疫损伤和耐药性问题。

介科学的应用有望推动免疫学研究范式从碎片化还原研究向跨学科系统研究革新，这一转变涉及如下三方面：

● 研究范围全层次覆盖：突破传统研究集中于分子、细胞层面的局限，将研究范围扩展至器官、机体全层次，重点关注跨层次介尺度结构的耦合机制，实现对免疫系统整体功能的系统性解析。

● 研究方法多学科整合：整合免疫学、分子生物学、系统生物学、计算生物学、人工智能等多学科技术，形成 “实验观测 - 数据整合 - 模型构建 - 机制验证” 的闭环研究体系，克服单一学科方法的局限。

● 研究数据标准化整合：重视免疫学研究数据的质量与标准化，设计符合介科学原理的数据模式，实现多模态数据的分层次整理和跨层次整合分析，为人工智能应用和机制解析奠定基础，避免不合规数据带来的分析偏差。

尽管介科学在免疫学中的应用仍处于起步阶段，面临学科壁垒、技术整合、数据标准化等挑战，但其为破解免疫系统复杂性提供了全新视角。随着理论完善与技术突破，介科学有望引领免疫研究进入新阶段，为免疫相关重大疾病的诊断和治疗带来突破。

卞修武 院士