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30%康复者存在再次感染风险?群体免疫成泡影……

2020-04-22 00:00:01医学界
核心提示:该项研究发现有效中和SARS-CoV-2病毒的新冠肺炎恢复期患者的血浆,并不能中和SARS-CoV的感染。

  如今,新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染引起的新冠肺炎正威胁着全球公共健康。快速蔓延的疫情增加了研制有效疫苗的迫切性。

  4月6日来自复旦大学基础医学院的黄竞荷教授团队在预印本网站medRxiv上发表了有关SARS-CoV-2中和抗体(NAbs)的最新研究结果。该研究结合临床信息对新冠肺炎患者恢复期血浆中NAbs的特征进行了描述,为新冠肺炎的被动免疫疗法和疫苗开发提供了有价值的资料。

  聚焦“中和抗体”

  机体感染病毒后,能够产生多种抗体,最值得我们关注的是其中的“中和抗体”。NAbs能与相应病毒结合,并使病毒丧失侵入机体细胞的能力。它是机体的保护性抗体,在清除病毒中起重要作用。

  如果我们通过疫苗接种诱导机体主动免疫,产生针对某种病毒的特异性NAbs,就可以有效阻断这种病毒的感染。机体内特异NAbs水平是评价许多病毒性疾病疫苗效力的金标准,比如我们熟知的天花、脊髓灰质炎和流感疫苗。

  再者,对于被动免疫疗法,比如可有效治疗非典型肺炎、埃博拉病毒病的血浆治疗,其有效性也与供体血浆内的NAbs水平密切相关。

  当前疫情背景下,血浆治疗被认为是预防和治疗新冠肺炎的一种有效疗法。 但是,SARS-CoV-2的特异性NAbs在新冠肺炎康复患者恢复期血浆中的滴度水平及作用,在此之前并未见报道。

  本研究填补了这项空白,研究共纳入了175名新冠肺炎确诊患者,中位年龄50岁,其中53%为女性,所有患者均为轻症。研究者通过使用假病毒载体的中和试验和ELISA等方法对患者恢复期血浆的抗病毒效果进行了验证,并动态检测分析了血浆内抗体特征。

  新冠肺炎患者恢复期血浆特异性抑制SARS-CoV-2

  刺突蛋白(S蛋白)是SARS-CoV-2和冠状病毒(SARS-CoV)的共有结构,S蛋白有2个重要亚单位组成:S1和S2,其中S1亚基包含受体结合结构域RBD。虽然SARS-CoV-2和SARS-CoV的S蛋白有77.2%的相同氨基酸,但该项研究发现有效中和SARS-CoV-2病毒的新冠肺炎恢复期患者的血浆,并不能中和SARS-CoV的感染。

  也就是说,SARS-CoV-2和SARS-CoV之间的表位或免疫原性还是不同的。这项研究证据表明,在感染SARS-CoV-2的过程中可能不容易诱导机体产生针对SARS-CoV和SARS-CoV-2保守表位的交叉中和抗体。简而言之,新冠肺炎患者恢复期血浆对SARS-CoV-2的抑制作用得到了肯定,并且这种抑制作用具有特异性:抗SARS-CoV-2,不抗SARS-CoV。

  第10-15日NAbs滴度达峰值,此后维持稳定

  研究者在6名患者发病后的不同时间点采集了他们的血浆,对血浆中新冠病毒特异性NAbs的滴度进行了动态监测。结果显示这6位患者血浆中NAbs的变化趋势是相似的:发病后10日内NAbs滴度很低,而发病后的第10至15日NAbs滴度快速升高达到峰值,此后在院时间内NAbs滴度保持稳定。这说明,新冠肺炎患者体内针对SARS-CoV-2的体液免疫反应出现在感染后的第10-15日。

  研究者还发现这6名患者血浆中新冠病毒S蛋白的不同结构域(RBD,S1和S2)的结合抗体的滴度变化与各自的NAbs滴度变化趋势是一致的。此外,研究者评估了全部175名患者恢复期血浆中SARS-CoV-2特异性NAbs滴度和S蛋白结合抗体水平,发现SARS-CoV-2特异性NAbs滴度与RBD (r = 0.51,p <0.0001)、S1 (r = 0.42,p <0.0001)和S2(r = 0.435,p <0.0001)结合抗体的滴度呈正相关趋势,进一步验证了实验结论。

  这提示我们NAbs固然重要,但也不应该忽视结合抗体在病毒清除中发挥的作用,它可介导抗体依赖性的吞噬作用或细胞毒作用。NAbs和结合抗体对新冠肺炎进展的影响值得全面评估和进一步研究。

  特异性NAbs滴度存在个体差异,约30%患者滴度低

  大多数新冠肺炎患者在恢复期都能产生SARS-CoV-2特异性NAbs,但患者血浆中特异性NAbs滴度存在个体间差异(IC50:<40~21567)。按NAb滴度水平分层,中低(IC50:500-999)、中高(IC50:1000-2500)和高滴度(IC50>2500)患者比例分别为17%、39%和14%。另有约30%的患者的血浆NAbs滴度处于低水平(IC50<500),虽然这些患者均已通过实验室确诊新冠肺炎,但其中10名患者血浆中特异性NAbs低于检测方法的下限(IC50:<40)。

  研究者对47名出院患者进行了为期2周的随访,发现这些患者在随访期内血浆中NAbs的滴度仍大致维持在出院时的水平(p =0.250) 。发病后在院时间内未产生足量NAbs的患者在出院后的一段时间内NAbs滴度也未见升高。因此,在使用恢复期患者血浆预防或治疗新冠肺炎前,检测供体血浆中NAbs滴度对血浆的筛选和评估血浆治疗效果颇有意义。

  我们也可由此推测,一部分新冠肺炎患者可能并不依赖特异性NAbs对抗SARS-CoV-2。包括T细胞或细胞因子等在内的其他免疫应答方式可能在助力这些患者的康复,这需要进一步研究的证实,而他们是否存在复发和再次感染的风险也值得深入探讨。

  老龄患者NAbs滴度更高

  研究者将血浆SARS-CoV-2特异性NAbs滴度联系患者年龄做分析,发现老年(60岁以上)和中年(40-60岁)新冠肺炎康复患者的血浆特异性NAbs滴度显著高于年轻患者(40岁以下,p <0.0001和p <0.0001),相应的ID50中位数分别为1537、1255和488。

  年龄和NAbs滴度之间存在中等正相关的关系(r=0.436,P<0.001),这意味着年龄在NAbs的产生中可能起重要作用,老年患者比年轻患者更有可能产生高滴度的特异性NAbs。

  另外,与年轻患者相比,康复期老年和中年患者血浆中同样存在更高滴度的RBD(p<0.0001和p= 0.0094),S1(p = 0.0003和p = 0.0035)和S2(p = 0.0003和p = 0.0019)结合抗体。

  据之前研究报道,年龄是新冠肺炎预后不良的重要预测指标,年龄越大,发展为危重症和病死的概率均越高。

  然而在这项研究中,中老年患者的住院时间却并不比年轻患者长,可能原因:一是研究纳入患者本就均为轻症,二是高滴度的NAbs可以更有效得清除病毒,利于中老年患者的康复。

  年龄和NAbs滴度与淋巴细胞计数负相关,与CRP水平正相关

  研究结果显示,与年轻患者相比,老年和中年患者入院时的淋巴细胞计数更低(r = -0.389,p <0.0001),而C反应蛋白(CRP)数值更高(r = -0.432,p <0.0001)。

  先前在SARS-CoV感染的猕猴中进行的研究表明,病毒可诱导老年猕猴产生相对较强先天免疫反应,从而导致其病理状态比年轻猕猴更为严重。同样在该研究中,老年患者入院时血CRP水平较高,淋巴细胞计数较低。

  而我们知道CRP在机体的先天免疫过程中发挥重要的保护作用。这提示老年患者受新冠病毒激发产生的先天免疫反应比年轻患者更强。高滴度NAbs可能是这些老年患者强烈的免疫反应的结果,这是否能保护这些患者免于发展为重症或危重症,值得被综合评估。

  研究者还观察到SARS-CoV-2特异性NAbs滴度与淋巴细胞计数呈负相关,与CRP水平呈正相关,这表明当细胞免疫异常或功能受损时,体液免疫反应可能在防御清除新冠病毒过程中起重要作用。

  当然,该研究也存在一些局限性。

  首先,在患者血样中无法检测到病毒RNA。由于缺少呼吸道样本,因此无法获得有关患者新冠病毒载量的动态监测信息。而病毒载量很可能与血浆抗体滴度存在关联。

  其次,重症和危重症患者被排除在研究之外,因为他们在采样之前往往接受了被动免疫治疗,有外源抗体干扰。故无法直接评估特异性NAbs对新冠肺炎患者的病毒清除或疾病进展的影响。

  所以目前仍需对新冠肺炎患者的免疫学特征的开展进一步研究,这对于开发针对SARS-CoV-2的有效疫苗非常重要。

  参考资料:

  [1]https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.03.30.20047365v1

  [2]http://www.bioart.com.cn/index.phpm=content&c=index&a=show&catid=47&id=9023

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