《研究综述:我们是否每年都需要COVID-19疫苗》

  • 来源专题:生物安全网络监测与评估
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2021-04-11
  • 我们是否每年都需要COVID-19疫苗?

    尽管尚无定论,但来自Charité - Universitätsmedizin Berlin的一项研究表明,在未来几年内,答案是肯定的,但在大流行后的几年后,可能就没有必要了。研究人员比较了地方性普通感冒冠状病毒和流感病毒的进化过程。流感病毒的变异如此之快,以至于流感疫苗每年都需要更新。SARS-CoV-2不是流感病毒,而是冠状病毒。传染性更强的SARS-CoV-2变种的增加,使得至少在未来几年内,可能需要更新。研究人员重点关注了两种已知时间最长的冠状病毒,229E和OC43,评估了在大约40年时间内收集的样本中spike基因的变化。他们在《病毒进化》杂志上发表了他们的研究。

    基于突变他们观察和映射,然后这些系统发育树的H3N2相比,一个著名的流感病毒亚型,尤其擅长逃避人体免疫反应,他们能够计算SARS-CoV-2变异的可能性如此迅速和彻底,每年需要照片。他们发现,他们比较的这三种动物都有明显的阶梯状形状。

    该研究的第一作者温迪·k·乔(Wendy K. Jo)说:“这种不对称的树状结构很可能是由于一种传播中的病毒变种被另一种具有适应性优势的病毒反复替换造成的。”“这是‘抗原漂移’的证据,这是一个涉及表面结构变化的持续过程,使病毒能够逃避人类的免疫反应。这意味着这些地方性冠状病毒也会像流感病毒一样逃避免疫系统。然而,我们也必须看看这种进化适应发生的速度。”

    他们这样做了,并发现流感病毒每年每10,000个核苷酸收集25个突变,而冠状病毒在相同的时间框架内大约有6个突变,或大约比流感病毒慢4倍。SARS-CoV-2的变化速度似乎是每年每10,000个核苷酸发生约10个突变。

    “就SARS-CoV-2而言,这是好消息,”德国感染研究中心(DZIF)病毒学研究所所长、研究员克里斯蒂安·德斯滕(Christian Drosten)表示。

    肥胖和抑郁之间的联系

    尽管肥胖与抑郁和焦虑之间有联系,但这种联系并没有被很好地理解。贝勒医学院(Baylor College of Medicine)的研究人员最近发现并描述了一种似乎可以解释这种联系的新型神经回路。神经回路调节肥胖和抑郁的相互控制,至少在老鼠中是这样。摄入高脂肪食物的老鼠变得肥胖,但也变得焦虑和抑郁。当研究团队从基因或药理学上纠正了有缺陷的大脑回路后,老鼠变得不那么焦虑和抑郁,随后体重也减轻了。一个意想不到的结果是,体重减轻不是由于食欲不振,而是由于老鼠对食物的偏好发生了变化。

    星形胶质细胞如何修复大脑损伤

    研究人员在Charité - Universitätsmedizin Berlin描述了一种叫做星形胶质细胞的胶质细胞在受损后如何发挥保护周围脑组织的作用。它们成为一种被称为反应性星形胶质细胞增生的防御机制的一部分,这种机制有助于疤痕的形成,并抑制炎症和控制组织损伤。星形胶质细胞还能确保紧挨着损伤组织的神经细胞存活,从而保持神经元网络的功能。其机制是控制星形胶质细胞增生的drebrin蛋白。星形胶质细胞需要drebrin来形成疤痕并保护周围的组织。Drebrin控制肌动蛋白细胞骨架的重组,这是一种维持星形胶质细胞机械稳定性的内部支架。

    特定的大脑特征与成瘾的脆弱性相联系

    意大利蒂莫内神经科学研究所(CNRS/ ax - marseille大学)的研究人员对老鼠进行了研究,发现他们可以根据大脑信号预测哪些老鼠会成为可卡因成瘾者。他们观察到大脑中一个叫做丘脑下核的特定部位的异常活动,这只发生在继续上瘾的老鼠身上。他们还认为,至少通过刺激丘脑下核,可以减少大鼠的强迫性可卡因成瘾行为。

    重新使用的关节炎药物似乎可以防止硬皮病肺部感染

    密歇根医学硬皮病项目的研究人员发现,通过将fda批准用于治疗类风湿性关节炎的抗炎药物tocilizumab(基因泰克公司的Actemra)重新使用,如果及早发现,可以预防系统性硬化症患者的肺部疾病。系统性硬化症是一种自身免疫性疾病,会导致皮肤收紧和增厚,并影响内部器官,而肺-肺疾病是硬皮病患者死亡的主要原因。然而,他们确实发现,对于某些特定的患者来说,该药物有一个机会窗口,可以阻止或防止不可逆的肺损伤,但这需要早期诊断。

    为什么COVID-19感染率如此之高

    里海大学(Lehigh University)的科学家量化了SARS-CoV-2病毒的刺突蛋白与人类细胞中的ACE2受体之间的相互作用。刺突蛋白是利用ACE2受体进入细胞的。其他研究表明,病毒的刺突蛋白与ACE2受体之间的相互作用强于结构相同的SARS- cov -1病毒的刺突蛋白与相同的ACE2受体之间的相互作用。所以问题是,为什么COVID-19的传染性更强?他们在《生物物理学杂志》上发表了他们的研究。

    他们发现的是ACE2聚糖(附着在蛋白质表面的糖基)与SARS-CoV-2之间的一种以前未知的相互作用。这似乎是病毒-细胞相互作用更强的原因,也可能部分解释了与SARS-CoV-1相比,感染率更高的原因。

    里海大学生物工程和机械工程与力学副教授X. Frank Zhang表示:“与结构相似的SARS-CoV-1相比,这种新发现的与ACE2聚糖的相互作用可能是导致COVID-19发病率更高的一个因素,后者的相互作用更弱。”“我们希望研究人员能够利用这些信息制定新战略,以识别、预防、治疗和接种COVID-19疫苗。”

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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
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    • COVID-19如何劫持宿主细胞 德国海德堡大学(Heidelberg University)的研究人员进行了详细的成像分析,以确定导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒是如何对感染细胞进行重组的。这只需要24到48小时。他们的图像显示“感染细胞的内膜系统发生了明显而巨大的变化。”“这些系统允许细胞定义不同的隔间和位置。病毒引起膜的变化,所以它可以产生自己的复制细胞器,放大病毒基因组。研究人员将其描述为“大量气泡的聚集:两层膜形成一个大气球。”气球形成了一个屏蔽隔间,病毒基因组在这里繁殖和释放,合并成新的病毒颗粒。 海德堡大学(Heidelberg)传染病分子病毒学系教授拉尔夫·布拉滕施拉格(Ralf Bratenschlager)说:“到目前为止,我们可以预计冠状病毒将变得具有季节性。”“因此,迫切需要开发和实施针对该病毒的预防和治疗策略。” 这些变化是在感染后几小时内观察到的。因为他们相信这可能是新疗法的关键,他们表示希望3D结构信息和他们收集的其他数据能让每个人都能使用。 “我相信,我们正在与科学界共享我们产生的所有数据,这是一个先例,”海德堡电子显微镜核心设备的负责人、团队负责人Yannick Schwab说。“通过这种方式,我们可以支持研究SARS-CoV-2如何与其宿主相互作用的全球努力。” COVID-19和嗅觉 COVID-19的一个特殊特征是丧失嗅觉和味觉,影响约80%的患者。为什么,怎么做,为什么?早期有人担心它会影响中枢神经系统,但越来越多的数据表明它影响了鼻上皮。嗅觉神经元没有ACE2受体,这是SARS-CoV-2病毒感染细胞的主要方式,但支持嗅觉神经元的支撑细胞有。这些细胞参与了粘液中盐离子的平衡,神经元需要这些盐离子向大脑发送信号。当干扰时,它会关闭神经元信号和嗅觉。在最近对携带SARS-CoV-2的金色叙利亚仓鼠的实验中,支持细胞被迅速感染,但嗅觉神经元没有。但是嗅觉上皮完全脱落,影响了具有嗅觉感受器和探测气味的纤毛。目前还不清楚这种破坏是由病毒本身引起的,还是由免疫细胞对病毒的反应引起的。病毒是如何影响味觉的就更不清楚了。味觉感受器细胞也没有ACE2感受器,但舌头上的支持细胞有。 分子碘漱口水对COVID-19有效 犹他州立大学抗病毒研究所的研究人员比较了四种漱口水的抗病毒功效。美国牙科协会推荐两种,1.5%的过氧化氢和0.2%的聚维酮碘。另一种是0.12%的洗必泰葡萄糖酸盐(chlorhexidgluconate),获得了美国药学会的认可。第四种是碘国际公司(ioTech International)开发的分子碘口腔漂洗剂,也接受了测试。测试是由大学研究人员在一个3级生物控制实验室进行的。含碘分子100ppm的漱口水在30秒内完全有效。另一组即使在60秒后仍然部分有效。两种碘溶液都不具有细胞毒性。过氧化氢和洗必定葡萄糖酸洗液显示出毒性。 MMR疫苗可能对COVID-19提供保护 世界组织在佐治亚州沃特金斯维尔进行的一项新研究提供了支持证据,表明麻疹-腮腺炎-风疹(MMR)疫苗可能提供对COVID-19的保护。他们证明,在以前接种过MMR II疫苗的新冠肺炎患者中,腮腺炎IgG滴度与严重程度呈负相关。MMR II疫苗由默克公司生产,含有麻疹的Edmonston毒株、流行性腮腺炎的Jeryl Lynn (b级)毒株和风疹的Wistar RA 27/3毒株。 “在42岁以下接种过MMR II疫苗的人群中,我们发现流行性腮腺炎滴度水平与COVID-19严重程度之间具有统计上显著的负相关关系,”该研究的第一作者、世界组织主席Jeffrey E. Gold说。这进一步证明了MMR疫苗可能对COVID-19具有保护作用。这也可以解释为什么儿童的COVID-19病例率比成年人低得多,死亡率也低得多。大多数儿童在12到15个月左右接种第一次MMR疫苗,第二次接种是在4到6岁。” 解码端粒动力学 端粒是染色体的末端,由长而重复的DNA序列和结合蛋白组成。如果端粒功能失常,就不能保持染色体的稳定性,从而导致癌症等疾病。端粒缩短也与细胞死亡有关。京都大学的研究人员使用一种新的合成探针来可视化活细胞中的染色体尖端。与其他用于分析端粒的探针不同,这些探针使用了一种合成吡啶咪唑聚酰胺(PIP)探针,可以用于活细胞,不那么耗时,也不会用刺激性化学物质使DNA变性。 减少COVID-19传播的最有效战略 西蒙弗雷泽大学的研究人员开发了一个模型,以评估减少COVID-19传播的各种方法的有效性。这些包括身体距离、面具或社交泡沫。他们发现,物理距离是最普遍有效的。社会泡沫和面具更依赖于情况。这项研究创造了“R事件”的概念,即在一个事件中由一个人感染COVID-19的预期人数。这些因素包括传播强度、接触时间、个体距离和混合程度等。然后,他们从各种事件(如聚会、餐饮、夜总会、公共交通和餐馆)的爆发报告中提取数据。他们发现,被感染的可能性很大程度上取决于传播率和在特定环境中所花费的时间。高传输设置包括酒吧、夜总会和过度拥挤的工作场所;低传输设置包括带口罩的公共交通、在餐馆和户外活动时保持距离。他们还指出,在聚会、唱诗班、餐厅厨房、拥挤的办公室、夜总会和酒吧等饱和、高传播率的环境中,口罩和其他屏障可能没有那么有效。 频繁、快速的检测是造成COVID-19瘫痪的关键 科罗拉多大学博尔德分校的一项研究发现,在抗击COVID-19方面,测试频率和测试周转时间比测试灵敏度更重要。也就是说,易于获取的快速检测比高灵敏度的实验室检测更有价值,后者可能需要几天才能得到反应(或需要几天才能完成)。他们认为,每周对半数人口进行廉价、快速好转的COVID-19检测,可以在数周内几乎消灭病毒,即使它们的敏感性明显低于黄金标准的PCR检测。从本质上说,更快的数据让人们更早地自我隔离。 该研究的主要作者、科罗拉多大学博尔德分校计算机科学助理教授丹尼尔·拉尔莫尔(Daniel Larremore)说:“我们的重大发现是,当涉及到公共卫生问题时,最好是今天做一个有结果的不那么敏感的测试,而不是明天做一个有结果的敏感测试。”“与其让所有人呆在家里,这样你就可以确保一个病人不会传播病毒,我们可以让只有那些有传染性的人待在家里,让所有人都可以继续生活。”
  • 《《科学》子刊深度综述:新冠疫苗的安全性前景如何?》

    • 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:2020-10-29
    • 随着多款新冠候选疫苗的开发进入3期临床阶段,候选疫苗的安全性也成为大众关注的话题。不少文章都提到,抗体依赖性增强(ADE)效应可能成为新冠疫苗的潜在隐患。近日,一名二次感染新冠病毒的患者在第二次感染时症状比首次感染更为严重,也让人猜测这会不会是ADE的作用。 开发疫苗的研究人员对ADE效应也早已有所关注,并且将它作为考量疫苗安全性的一个重要指标。近日,美国加速COVID-19治疗干预和疫苗(ACTIV)工作组的成员在《科学》子刊Science Translational Medicine上发表深度综述,对以往病毒感染和疫苗开发中免疫相关性增强疾病案例进行了回顾,并且探讨了目前新冠疫苗的安全性前景。 免疫相关性增强疾病的机理 在这篇文章中,作者对免疫相关性增强疾病(immune-associated enhanced disease)的定义为患者由于对特定病原体携带的已有免疫反应而导致疾病更为严重。它包括抗体依赖性增强(ADE)效应,这是由病原体特异性抗体介导的疾病症状增强。例如,当登革热病毒感染时,人体免疫系统产生的特异性抗体能够通过与病毒上的抗原相结合,介导病毒被巨噬细胞和其它免疫细胞吞噬和降解,从而起到保护作用。然而,如果患者被另一种血清型的登革热病毒感染, 人体中原先存在的中和抗体不但可能无法有效产生中和作用,而且它的Fc端通过与细胞上的Fcγ受体相结合,可以帮助病毒进入表达Fcγ受体的细胞。病毒的免疫逃逸机制能够让病毒在这些细胞中继续复制并产生新的病毒。 除了抗体介导病原体在更多细胞中繁殖以外,对病原体的免疫反应还可能通过其它途径导致增强疾病。研究人员给出的另一个例子是上世纪60年代使用福尔马林灭活的呼吸道合胞病毒(RSV)疫苗。研究发现,两名儿童在接种福尔马林灭活的RSV疫苗后,出现致命的RSV感染,他们的症状与补体通路激活相关。患者出现免疫复合体的形成并且在肺部积累,同时肺部出现中性粒细胞和嗜酸性粒细胞浸润。这些症状都与偏向Th2的CD4阳性T细胞反应一致。 对这一RSV疫苗的进一步研究表明,福尔马林灭活的过程会改变RSV病毒上激发抗体免疫反应的特异性蛋白的构象,从而导致疫苗激发的抗体的中和能力下降。与登革热病毒感染中发生的ADE情况相似,中和能力不强的抗体反而有可能增加疾病的严重程度。 不过研究人员同时指出,并不是在所有病毒感染或疫苗使用中都观察到增强疾病现象。例如,流感病毒具有相当大的多样性,而且世界上的大部分人都具有对流感病毒的部分免疫力。然而多年的流行病学研究显示,虽然大多数人体内都存在中和能力有限的流感病毒抗体,但是它们很少会产生疾病增强效应。 而且,灭活流感疫苗虽然针对的抗原与流感季节时病毒携带的抗原不完全相同,这些疫苗并没有显着提高疾病增强的风险。此外,灭活型脊髓灰质炎疫苗激发的中和抗体虽然对有些血清型的病毒中和能力不强,但是也没有发现增强疾病的报告。因此,通过灭活病毒开发的疫苗并没有激发有害免疫反应的天然倾向。 冠状病毒在动物模型中的增强疾病研究 在新冠病毒疫情爆发之前,我们已经经历过SARS病毒和MERS病毒的爆发。因此研究人员已经开发出多种模拟SARS-CoV-1、MERS-CoV以及新冠病毒感染的动物模型,并且在动物模型中进行增强疾病的研究。 目前为止,新冠病毒候选疫苗在动物模型中尚未发现引发增强疾病的现象。不过在SARS-CoV-1和MERS-CoV疫苗开发的过程中,都发现有些接种疫苗的动物在攻毒实验后,出现细胞水平的免疫病理学特征。在很多情况下,细胞水平上的肺部浸润并未造成明显的呼吸症状或疾病。对SARS-CoV-1和MERS-CoV动物模型中出现的免疫病理学特征的研究尚未得出确切的结论(见下表)。已有证据显示倾向于Th2的免疫反应在具有保护效应的同时,也可能产生疾病增强效应。另外,Th17介导的机制可能是一种致病机制。虽然在体外研究中,都能够观察到ADE介导的SARS-CoV-1和MERS-CoV病毒感染,但是在动物接种MERS-CoV或SARS-CoV-1疫苗后是否会出现疫苗介导的增强疾病尚未完全得到澄清。 疫苗和康复者血清临床试验结果给免疫介导增强疾病带来什么启示? 在1期临床试验中,基于DNA疫苗技术和改良型痘苗病毒安卡拉株(MVA)载体的MERS-CoV候选疫苗均表现出良好的安全性。使用黑猩猩腺病毒载体(ChAdOx1)表达MERS-CoV刺突蛋白的候选疫苗在对24名参与者的12个月随访中也未发现严重不良反应。而且,在灭活SARS-CoV-1疫苗和表达SARS-CoV-1刺突蛋白的DNA疫苗的临床试验中,也未观察到免疫介导的增强疾病。这些临床试验中也未报告疫苗接种后出现再次感染。 目前为止,已经公布的新冠候选疫苗1期临床结果中严重不良反应很少。不过,这些早期1期临床试验的设计导致它们无法确切证明出现的严重不良反应是否与新冠候选疫苗相关。目前,3期临床试验已经在世界上多个国家进行。这些试验将提供候选疫苗在接种之后是否会增强疾病的直接证据。 评估针对新冠病毒的中和抗体和其它抗体的潜在风险的另一个策略是检验使用康复者血浆是否会增强患者的疾病。目前,康复者血浆已经在不含对照的临床试验中被用于治疗超过35000名严重COVID-19患者。试验结果显示,通过输注血浆形式进行的抗体给药并没有造成疾病恶化。目前,检验康复者血浆疗法的随机对照试验正在进行中。 在疫苗开发中,对免疫介导的增强疾病应该做出哪些考量? 研究人员表示,对以往研究的回顾显示,在临床前研究中虽然能够观察到疾病增强现象以及免疫病理学特征,但是尚未发现与增强疾病相关的一致性机理或免疫生物标志物。重要的是,没有证据表明,在体外或动物模型中冠状病毒感染的研究结果能够可靠地预测在人类中的结果。因此,包含足够人数的3期临床试验仍然是检验疫苗是否会产生疾病增强效应的最佳方法。 在3期临床试验中能否发现与疫苗相关的疾病增强效应取决于三个因素:疾病增强效应出现的频率;疾病增强效应出现的时间段;以及我们能否将疾病增强效应与严重程度相似的自然感染区分开来。由于目前缺乏可靠的生物标志物,而且COVID-19的症状表现非常复杂,这为将两者区分开来增加了难度。不过,如果严重疾病出现的频率在特定年龄段高于预期,这可能是增强疾病的潜在信号。 目前正在进行的3期临床试验已经将这些因素考虑在内,对3期临床试验的参与者将进行为期1年的安全性研究随访。日前FDA公布的关于新冠疫苗紧急使用授权(EUA)申请的指南中,对候选疫苗的安全性指标也有明确的表述。 诚然,理论上存在新冠疫苗接种者再次感染新冠病毒时出现增强疾病的频率过低,或者出现的时间段在临床试验周期之外,导致无法在临床试验中被发现的情况。这需要监管机构制定严格的批准后监控程序,在批准在研新冠疫苗之后监控出现的不良事件。研究人员同时指出,由于世界上有相当多的在研新冠候选疫苗研发项目,它们将产生非常庞大的与不同疫苗和安慰剂组相关的临床数据。这提供了一个机会,让研究人员可以对多个不同的临床试验进行荟萃分析(meta-analyses),从而发现更为罕见的与疫苗相关的增强疾病。