《Science论文详解!新研究表明对SARS-CoV-2的保护性免疫可持续8个月或更长时间》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2021-01-10
  • 在一项新的研究中,来自美国拉霍亚免疫学研究所(LJI)、加州大学圣地亚哥分校和西奈山伊坎医学院的研究人员指出几乎所有COVID-19幸存者都拥有对抗再次感染所需的免疫细胞。这一发现基于对188名COVID-19患者血液样本的分析,表明在最初感染的症状出现后,学会如何对抗特定病原体的“适应性”免疫系统中所有主要参与者对新型冠状病毒SARS-CoV-2的反应可以持续至少8个月的时间。相关研究结果于2021年1月6日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Immunological memory to SARS-CoV-2 assessed for up to 8 months after infection”。论文通讯作者为LJI教授Alessandro Sette博士、LJI教授Shane Crotty博士和LJI研究助理教授Daniela Weiskopf博士。

    Sette说,“我们的数据表明,免疫反应是存在的,并且保持不变。”Crotty说,“我们同时测量了抗体、记忆B细胞、辅助性T细胞和杀伤性T细胞。据我们所知,这是有史以来规模最大的研究,对于任何急性感染,测量了免疫记忆的所有四个组成部分。”

    这些研究结果可能意味着COVID-19幸存者在感染SARS-CoV-2病毒后的几个月也许是几年内,对SARS-CoV-2病毒感染引起的严重疾病具有保护性免疫力。

    这项新的研究有助于澄清其他实验室的一些有关COVID-19的数据,它们的数据显示,在感染后的几个月内,抵抗COVID-19的抗体急剧下降。一些人担心,这些抗体的下降意味着身体将不具备抵御再次感染的能力。

    Sette解释说,抗体的下降是非常正常的。Sette说,“当然,随着时间的推移,免疫反应在一定程度上会下降,但这很正常。这就是免疫反应的作用。免疫反应在第一阶段上升,在这种神奇的扩大之后,它们最终会有所收缩,并达到一个稳定的状态。”

    这些研究人员发现,病毒特异性抗体确实会在感染后的几个月内持续存在于血液中。重要的是,身体还有称为记忆B细胞的免疫细胞随时待命。如果一个人再次遇到SARS-CoV-2,这些记忆B细胞可以重新激活,并产生SARS-CoV-2抗体来对抗再次感染。

    SARS-CoV-2病毒利用它的“刺突”蛋白启动对人体细胞的感染,因此这些研究人员寻找SARS-CoV-2刺突蛋白特异性的记忆B细胞。他们发现,在感染6个月后,血液中的刺突蛋白特异性记忆B细胞实际上有所增加。

    COVID-19幸存者还拥有一支准备好对抗再次感染的T细胞军队。记忆CD4+“辅助性”T细胞会长期存在,如果它们再次看到SARS-CoV-2,随时可以触发免疫反应。许多记忆CD8+“杀伤性”T细胞也仍然存在,随时准备摧毁受感染的细胞,阻止再次感染。

    适应性免疫系统的不同部分一起发挥作用,因此在感染后8个多月的血液中看到抗击COVID-19的抗体、记忆B细胞、记忆CD4+ T细胞和记忆CD8+ T细胞是一个好兆头。

    Crotty说,“这意味着人们很有可能在这段时间内拥有保护性免疫力,至少是针对严重疾病的保护性免疫力,而且可能远远超过这个时间段。”

    该团队提醒说,保护性免疫力确实因人而异。事实上,这些研究人员看到免疫记忆的幅度有100倍的范围。免疫记忆力弱的人可能在未来容易受到COVID-19复发病例的影响,或者他们可能更容易感染他人。

    Crotty说,“有些人的免疫记忆很差,可能这些人更容易再次感染。”Weiskopf补充道,“看起来已经被感染的人要有一定程度的保护性免疫力,防止再次感染。保护性有多强还有待确定。”

    对SARS-CoV-2的免疫记忆是可能存在的,这对疫苗开发者来说也是一个好兆头。Weiskopf强调,这项研究追踪的是对SARS-CoV-2自然感染的反应,而不是接种疫苗后的免疫记忆。

    Weiskopf说,“免疫记忆有可能在接种疫苗后也会有类似的持久性,但我们必须等到数据出来后才能确定。我们几个月前的研究已表明,自然感染会诱发强烈的反应,而如今这项新的研究表明,这种反应是持久的。针对疫苗的研究还处于初始阶段,迄今为止已被证实具有很强的保护作用。我们希望疫苗诱导的反应也能出现类似的持续一段时间的模式。”

    这些研究人员将在未来几个月内继续分析COVID-19患者的样本,并希望在症状出现后12至18个月内追踪他们的反应。

    Sette说,“我们也在做非常详细的分析,以更高的粒度来确定哪些病毒片段被识别出来。而且我们计划不仅评估自然感染后的免疫反应,而且评估接种疫苗后的免疫反应。”

    这些研究人员还在努力了解不同年龄人群的免疫记忆是如何不同的,以及这可能如何影响COVID-19病例的严重性。

  • 原文来源:https://science.sciencemag.org/content/early/2021/01/06/science.abf4063;https://medicalxpress.com/news/2021-01-immunity-sars-cov-months.html;https://news.bioon.com/article/6782834.html
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    • 2019年冠状病毒病(COVID-19)大流行,导致肺炎合并多器官疾病住院人数突然大幅增加,并导致全球超过30万人死亡。COVID-19由新型冠状病毒SARS-CoV-2引起,它是一种基因组为RNA的有包膜的β冠状病毒。SARS-CoV-2感染可能是无症状的,也可能引起广泛的症状,从轻微的上呼吸道感染症状到危及生命的败血症。COVID-19的临床表现包括无症状携带者和以败血症和急性呼吸衰竭为特征的暴发性疾病。大约5%的COVID-19患者(包括20%的住院患者)出现严重症状,需要进行重症监护。超过75%的COVID-19住院患者需要补充氧气。COVID-19的病死率因年龄不同而有明显差异,从5~17岁患者每1000名人中0.3人死亡到85岁或以上患者每1000名人中304.9人死亡。在重症监护室住院的患者中,病死率可达到40%。 目前还没有针对SARS-CoV-2的人类疫苗,但大约有120种候选疫苗正在研发中。在开发有效疫苗的过程中,必须克服一系列挑战,如技术障碍、大规模生产和监管的可行性、法律障碍、潜在的免疫持续时间、产生免疫力所需的疫苗剂量,以及抗体依赖性增强作用等。此外,还有另一个复杂的领域需要考虑:针对COVID-19的药物开发,特别是针对重症或晚期COVID-19患者。据报道,与常规护理相比,地塞米松(dexamethasone)治疗可降低需要补充氧气的患者的28天死亡率(21.6% vs 24.6%;年龄调整后的比率比,0.83 [95% CI,0.74~0.92]),瑞德西韦可将康复时间(出院或不需要补充氧气)从15天减少到11天。在之前的一项针对103例COVID-19患者的随机临床试验中,恢复期血浆并没有缩短康复时间。正在进行的临床试验在测试抗病毒剂、免疫调节剂和抗凝血剂;但是,没有推荐针对COVID-19的特定抗病毒治疗。 嵌合抗原受体(CAR)是一种合成受体,可将T细胞的活性重新导向特定的靶点。CAR构建体包括以单链可变区片段(scFv)形式存在的抗原识别结构域或者胞外结构域中的结合受体/配体、提供支架和信号转导的跨膜结构域,以及来自T细胞受体(TCR)的胞内结构域和触发T细胞活化的共刺激分子。基于长期以来对利用巨噬细胞对抗肿瘤生长的兴趣,经过基因改造后表达CAR的人类巨噬细胞(CAR macrophage, CAR-M)已经被开发出来,并对它们的抗肿瘤潜力进行了表征。巨噬细胞是先天免疫系统的关键效应细胞,负责感知和应对微生物威胁,并促进组织修复。 因此,科学家们推测CAR-M细胞可以用来对抗SARS-CoV-2。然而,人们已发现巨噬细胞高炎症反应和细胞因子释放综合征(CRS)的存在,因而提出了关于使用CAR-M细胞清除病毒的安全性的问题。巨噬细胞高炎症反应对宿主造成损害,特别是在严重感染(包括SARS-CoV-2)的情形下。细胞因子释放综合征也是与CAR-T细胞疗法相关的最重要的并发症。 在一项新的研究中,来自中国第二军医大学和上海交通大学医学院的研究人员开发出一系列基于识别SARS-CoV-2刺突蛋白(S蛋白)的CAR受体,并测试了它们诱导对SARS-CoV-2病毒颗粒的吞噬能力。有趣的是,这些作者报道了一种具有MER酪氨酸激酶(MERTK)胞内结构域的CAR,即CARMERTK,而且与其他CAR相比,它在基于表达抗原的细胞模型中并没有表现出明显的杀伤作用,但在体外在没有促炎细胞因子(proinflammatory cytokine)分泌的情形下却表现出对SARS-CoV-2病毒颗粒的抗原特异性清除。相关研究结果于2020年7月27日在线发表在预印本服务器bioRxiv上,论文标题为“CAR Macrophages for SARS-CoV-2 Immunotherapy”。 巨噬细胞能抵御感染、清除体内破损或异常的细胞,以其吞噬活性、抗原呈递能力和灵活的表型著称。肺实质中的先天免疫反应以骨髓源性单核细胞分化为巨噬细胞为特征,是肺部对抗入侵病原体的一线防御。一般来说,单核细胞/巨噬细胞能够显著地限制病毒的复制。在病毒感染过程中,单核细胞增强的促炎症信号分子水平和引发的抗病毒反应已被证实适用于流感病毒、疱疹病毒和寨卡病毒。此外,最近有研究表明,一些COVID-19患者具有增强的促炎巨噬细胞活性,从而导致炎症细胞因子和趋化因子的加速产生,并且多在预后不良的受试者中观察到。 据这些作者所知,目前还没有研究出基于合成细胞的COVID-19免疫疗法。表达CAR的T细胞(CAR-T)已经被证明是治疗B细胞癌症患者的一种非常有效的方法。利用经过基因改造的巨噬细胞的力量开发针对实体瘤的新型治疗方法是非常有意义的,这是因为CAR-T细胞疗法常常受到T细胞无法穿透实体瘤和抑制性肿瘤微环境的阻碍。与之前的报告相一致的是,具有胞质免疫受体酪氨酸基激活基团(immunoreceptor tyrosine-based activation motif, ITAM)的CAR受体能够触发巨噬细胞特异性吞噬和杀死抗原表达细胞。在这些作者的数据中,这些表达CAR的巨噬细胞(CAR-M)也表现出对SARS-COV-2病毒颗粒的强大吞噬能力;然而,这种效果伴随着促炎细胞因子IFN-γ、IL-6和IL-8的分泌增加。在CAR-T细胞治疗中,经过基因改造的T细胞增殖通常伴随着高水平的细胞因子释放综合征,干扰素-γ(IFN-γ)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、IL-6、IL-8和IL-10的循环水平升高。最近的报道已表明,宿主来源的单核细胞/巨噬细胞和CAR-T细胞之间的相互作用在细胞因子释放综合征的病理生理学中起着重要作用。这是有意义的,这是因为类似的炎症细胞因子的血清水平增加与COVID-19的严重性和死亡有关。有趣的是,在经SARS-CoV-2病毒颗粒处理的CARγ和CARζ细胞中,IL-6、IL-8、TNF-α、IFN-γ和IL-10的分泌明显升高,这提示这些CAR-M细胞可能不适合应用于重症或晚期COVID-19患者中。 以前的研究已表明,人类免疫细胞,如THP-1细胞系(人单核细胞白血病细胞系),容易受到SARS-CoV感染。这些作者没有观察到任何证据表明他们的SARS-CoV-2假型病毒感染了THP-1细胞。此外,THP-1细胞对病毒颗粒的摄取率非常低,即使是表达与S蛋白结合的截短CAR,也是如此,这就表明THP-1细胞并非先天性地吞噬病毒颗粒。 值得注意的是,作为在之前的报告中被认为是不成功的受体,CARMERTK在这些作者用于实验的THP-1细胞中表达时,没有表现出对靶细胞的杀伤作用,但却表现出与CARγ和CARζ相似的病毒清除能力。这些数据进一步支持CARMERTK介导“免疫沉默”的病毒颗粒清除,但不会引起促炎反应。 MERTK与TRYO3和AXL一起,属于受体酪氨酸激酶(RTK)的TAM家族。这些受体可以被由磷脂酰丝氨酸(PtdSer)组成的复合配体激活,该配体通过维生素K依赖的蛋白配体Gas6或蛋白S与RTK连接,在先天免疫细胞中发挥关键作用。Gas6具有结合所有这三种受体的能力,而蛋白S是MERTK和TYRO3的特异性配体。凋亡细胞、外泌体和细胞碎片是PtdSer组分的主要来源。在某些情况下,PtdSer组分也是由活细胞(包括T细胞)上暴露的PtdSer斑块提供的。TAM家族受体成员的激活一般会引起先天免疫细胞的抗炎反应、稳态反应,减少因摄取“自我”组分而引起的过度炎症和自身免疫反应。然而,之前的研究也提出,包膜病毒可能劫持TAM受体,通过一个被称为“凋亡模拟(apoptotic mimicry)”的PtdSer依赖性过程促进附着和感染,并作为有效的TAM激动剂起作用,从而抑制靶细胞中的I型IFN反应。 在这项研究中,表达CARMERTK的THP-1细胞对病毒感染的抵抗力相对较强,并能诱导出明显的病毒清除。需要注意的是,这项研究中使用的是非常简单的感染模型,因此,所使用的测定方法无法测量众多可能干扰CAR-M细胞行为的生理和病理因素,如IgG或补体介导的免疫复合物。当然,表达这种合成受体的细胞可以经过进一步的改造和开发,以实现精确的控制。 总之,这些数据揭示了基于CAR的合成方法适用于COVID-19治疗。除了CAR-M细胞直接清除病毒外,这些作者发现有证据表明,基于MERTK的CAR受体并没有诱导促炎细胞因子水平的进一步上调,从而提高了CAR-M细胞在重症COVID-19中作为强效治疗剂的可能性。
  • 《Lancet论文详解!2期临床试验表明我国开发的新型新冠候选疫苗大有可为》

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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-07-30
    • 根据一项新的研究,在中国开展的一项针对Ad5载体COVID-19候选疫苗的2期临床试验表明这种疫苗是安全的,并能诱导免疫反应。相关研究结果于2020年7月20日在线发表在Lancet期刊上,论文标题为“Immunogenicity and safety of a recombinant adenovirus type-5-vectored COVID-19 vaccine in healthy adults aged 18 years or older: a randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 2 trial”。论文通讯作者为中国军事医学科学院生物工程研究所所长陈薇(Wei Chen)、武汉大学中南医院院长王行环(Xing-Huan Wang)和江苏省疾病预防控制中心副主任朱凤才(Feng-Cai Zhu)。朱凤才教授同时也是这篇论文的共同第一作者。这篇论文的另一名共同第一作者为湖北省疾病预防控制中心传染病防治研究所所长官旭华(Xu-Hua Guan)。 这项随机临床试验旨在评估这种候选疫苗的安全性和免疫原性,是在2020年5月公布它的1期临床试验结果之后进行的。相比于1期临床试验,这项2期临床试验的结果提供了更广泛的参与者群体的数据,包括一个年龄在55岁以上的参与者亚群,这将这种候选疫苗的3期临床提供信息。 但是,领导这项研究的中国研究人员指出,需要强调的是,没有参与者在接种疫苗后接触过新型冠状病毒SARS-CoV-2,因此这项研究无法确定这种候选疫苗是否能够有效预防SARS-CoV-2感染。 朱凤才(Feng-Cai Zhu)教授说,“相比于1期临床试验,2期临床试验在大量人群中增加了安全性和免疫原性的进一步证据。这是评估这种早期实验性疫苗的重要一步,目前正在进行3期临床试验。” 目前,全球约有250种针对SARS-CoV-2的候选疫苗正在开发中,包括mRNA疫苗、复制性或非复制性病毒载体疫苗、DNA疫苗、基于自体树突细胞的疫苗和灭活病毒疫苗。目前至少有17种疫苗正在临床试验中进行评估。 这项2临床试验中的候选疫苗使用一种弱化的人类普通感冒病毒(即腺病毒,它容易感染人体细胞,但无法致病),来将编码SARS-CoV-2刺突蛋白的遗传物质到细胞中。然后,这些细胞产生刺突蛋白,并前往淋巴结,在那里,免疫系统会产生抗体来识别这种刺突蛋白和对抗这种冠状病毒。 508名参与者参加了这种新型疫苗的2期临床试验。其中,253人接受了高剂量的疫苗(按1×1011病毒颗粒/1.0mL)注射,129人接受了低剂量的疫苗(按5×1010病毒颗粒/1.0mL)注射,126人接受了安慰剂。大约三分之二的参与者(309人;61%)年龄在18~44岁,四分之一的参与者(134人;26%)年龄在45~54岁,13%的参与者(65人)为55岁或以上。 在注射后30分钟对参与者进行即时不良反应监测,并在接种后14天和28天内对任何注射部位或全身不良反应进行随访。记录参与者在整个研究期间报告的严重不良事件。在接种疫苗前和接种14天和28天后,从参与者身上采集血液样本,以测量抗体反应。 这项临床试验发现,高剂量组95%(241/253)的参与者和低剂量组91%(118/129)的受试者在接种疫苗后第28天时出现T细胞或抗体免疫反应。在接种疫苗后第28天时,高剂量组和低剂量组分别有59%(148/253)和47%(61/129)的参与者出现中和抗体反应,96%(244/253)和97%(125/129)的参与者分别出现结合抗体反应。安慰剂组参与者体内的抗体与基线相比没有增加。 这两种剂量的疫苗都能诱导出针对活的SARS-CoV-2病毒的显著中和抗体反应,接受高剂量和低剂量疫苗注射的参与者的几何平均滴度(geometric mean titre)分别为19.5和18.3。高剂量和低剂量疫苗诱导的结合抗体反应峰值分别为656.5 ELISA单位和571 ELISA单位。 T细胞反应也分别在90%(227/253)的接受高剂量疫苗注射的参与者和88%(113/129)的接受低剂量疫苗注射的参与者中观察到。在注射后第28天时,高剂量组和低剂量组参与者每1×105个外周血单核细胞分别有平均11个斑点形成细胞(spot-forming cell)和10个斑点形成细胞。 疫苗接受者出现发热、疲劳和注射部位疼痛等不良反应的比例明显高于安慰剂接受者(高剂量组72%[183/253],低剂量组74%[96/129],安慰剂组37%[46/126])。 不过,大多数不良反应为轻度或中度。在28天内,高剂量组有24人(9%)出现严重(3级)不良反应,明显高于低剂量组或安慰剂组的参与者(低剂量组有1人(1%),安慰剂组有2人(2%))。最常见的严重反应是发热。 这些研究人员指出,对作为疫苗载体(即Ad5载体)的人类腺病毒的预存免疫力和年龄的增加可能会部分抑制对疫苗接种的特异性免疫反应,特别是抗体反应。在这508名参与者中,266名(52%)参与者对Ad5载体的预存免疫力较高,242名(48%)参与者对Ad5载体的预存免疫力较低。那些具有较高预存抗Ad5免疫力的人表现出较差的免疫反应(低预存抗Ad5免疫力的人的结合抗体和中和抗体水平大约为较高预存免疫力的人的2倍)。与年轻人群相比,老年参与者对Ad5载体COVID-19疫苗的免疫反应普遍明显较低,耐受性较高。 陈薇教授说道,“由于老年人面临与COVID-19感染相关的严重疾病甚至死亡的高风险,因此他们是COVID-19疫苗的重要目标人群。为了诱导老年人群产生更强的免疫反应,可能需要额外的剂量,但目前正在进行进一步的研究以评估这一点。” 这些研究人员指出,这项临床试验是在中国武汉市进行的,基线免疫力(baseline immunity)代表了当时中国成年人的情况,但是其他国家的免疫率可能不同,这一点应加以考虑。此外,这项临床试验只对参与者进行了28天的随访,而且这项临床研究中没有关于疫苗诱导的免疫力的持久性数据。重要的是,没有参与者在接种疫苗后暴露于SARS-CoV-2病毒,因此这项研究无法确定这种候选疫苗的疗效,也无法确定与在暴露于这种病毒时接种疫苗诱导的抗体相关的任何免疫学风险。