冠状病毒大流行为世界提供了一个快速研究复杂免疫学的机会。“群体免疫”和“血清学试验”已成为家庭用语。这些概念的前沿和中心是抗体。这些免疫蛋白通常在感染后的第二或第三周出现,抓住入侵者,阻止它们潜入人体细胞。如果在血液样本中出现针对特定病毒的抗体,它们的出现证实了一种免疫反应,可以防止再次感染。
数十家疫苗研发者的目标是激发正确的抗体来解除造成当前大流行的SARS-CoV-2病毒,其中一些已经在创纪录的时间内启动了人体试验。但是公共卫生官员和科学家警告不要太快行动。在极少数情况下,这些免疫防御者可能会加剧疾病,而不是预防疾病。
在生产COVID-19疫苗的早期阶段,这种担忧尚未体现出来。然而,根据对过去冠状病毒爆发的相关研究,疫苗制造商并不认为这个障碍是纯理论的。
典型的SARS-CoV-2和早期相关的冠状病毒SARS-CoV通过一个对接位点进入细胞:一个叫做ACE2的细胞表面受体。提供广受欢迎的免疫接种的疫苗可以制造针对病毒蛋白的“中和”抗体,阻止病原体通过ACE2门户进入。
但耶鲁大学(Yale University)免疫学家Akiko Iwasaki说,抗体能阻止病毒进入实验室培养皿中的细胞,并不一定意味着它在体内也会这样做。在她最近的《自然评论》免疫学评论中描述的情况下,抗体偶尔会帮助病毒入侵并破坏通常会吞噬并清除病原体的免疫细胞。
如果产生的抗体不能很好地与病毒结合,或者浓度不合适,它们就会附着在病毒上,通过一种称为抗体依赖性增强(ADE)的过程加剧疾病。在ADE中,抗体包衣病毒通过巨噬细胞上的抗体受体和细胞清理人员的其他成员获得了一个“后门”进入——本质上,使那些原本会分解病毒并用化学方法处理它们的细胞丧失功能。在某些情况下,这个过程会引发有害的炎症反应。
Iwasaki说,确实,一些病原体,包括冠状病毒,已经“找到了一种利用抗体作为特洛伊木马的方法”来感染抗病细胞。她的实验室正在研究帮助人们从COVID-19中恢复的免疫反应类型,以及那些导致疾病的免疫反应类型。
Iwasaki认为,通过ADE,病毒会引发一种叫做细胞因子的炎症信号蛋白的过量产生,导致“细胞因子风暴”,从而导致急性呼吸窘迫综合征和肺组织损伤。在一些COVID-19患者身上,被称为中性粒细胞的其他免疫细胞也可能引发类似的问题。
科学家还不确定ADE是否真的促进了细胞因子风暴或免疫相关的组织损伤。他们根据过去对以前爆发的严重急性呼吸系统综合症(SARS)和中东呼吸系统综合症(MERS)的实验疫苗的研究,将假设的dots联系起来。在这两种疾病中,一些接种了疫苗的动物患上了更严重的疾病。此外,Iwasaki和其他人的早期研究表明,病原体从后门进入细胞,会被分流到不同的细胞隔间,这些隔间里有丰富的感受器,这些感受器能感受到微生物的威胁,并释放出与细胞因子风暴有关的分子。“这是众所周知的事实,”岩崎说。为什么SARS-CoV-2不能以这种方式被识别?
一些来自早期冠状病毒爆发的研究,实际上支持了抗体可以通过吸收巨噬细胞引发炎症病理的观点。在去年发表在《JCI Insight》(JCI Insight)上的一篇对猴子的分析中,中国的研究人员表明,来自接种疫苗动物血清的SARS-CoV抗体足以引发一组未接种疫苗动物的肺损伤。通过对免疫细胞基因活动的检测,转移的抗体恶化了疾病,并似乎将肺巨噬细胞从保护状态转变为致病状态。
ADE已经被怀疑是其他疫苗的问题。某些登革热和呼吸道合胞病毒疫苗已引起严重的免疫反应。抗体可能是发起者之一,但疫苗科学家说,与免疫相关的组织损伤是一个更大的潜在问题。感染SARS病毒的动物在接种疫苗后发生了炎症反应引起的肝和肺损伤。但是,ADE作为一种机制是在实验室的盘子实验中记录下来的,所以这种现象“有点理论化”,Peter Hotez说,他是德克萨斯儿童医院疫苗开发中心的联席主任,该中心正在SARS疫苗工作的基础上开发COVID-19疫苗。
虽然不理想的抗体可能导致炎症和组织损伤,但他说,这些问题也可能是T细胞异常活动的结果。T细胞是免疫系统兵工厂中的另一种病毒战士。5月14日发表在《细胞》杂志上的一项研究表明,sars - cov -2特异性T细胞在正常工作时,可能有助于人们对抗COVID-19。
科学家们非常清楚ADE的潜在危险。这是“可能发生的事情”,日内瓦大学的疫苗科学家、流行病防范创新联盟(CEPI)的顾问Paul Henri Lambert说。“但在目前阶段,我们没有任何证据表明这是针对SARS-CoV-2疫苗的问题。”
上周,马萨诸塞州生物技术公司Moderna宣布了其基于rna的COVID-19疫苗早期临床试验的初步结果。该公司发现,研究参与者没有出现严重的健康问题。据《柳叶刀》(Lancet) 5月22日发表的一项研究,另一种在中国进行了早期试验的新冠肺炎疫苗似乎是安全的,并在该研究的108名参与者中产生了中和抗体。
另外几种COVID-19疫苗已经在非人灵长类动物中进行了测试。一种是由中国研究人员用一种灭活病毒制成的,5月6日,中国研究人员报告说,最高剂量可以起到保护作用。研究小组对感染SARS-CoV-2 7天后的4只猴子进行了分析,并没有发现疾病增强的证据。5月13日,一篇关于第二种疫苗的非同行评议论文发表在预印本服务器bioRxiv上,该疫苗使用的是负责病毒进入宿主细胞的SARS-CoV-2蛋白。它也没有表现出疾病增强的迹象。在5月20日对猕猴进行的另一种候选疫苗(一种DNA疫苗)免疫研究中,科学家报告说,他们“没有观察到增强的临床疾病,即使使用了未能起到保护作用的次优疫苗结构。”
美国爱荷华大学(University of Iowa)医生、病毒免疫学家斯坦利·珀尔曼(Stanley Perlman)曾参加美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)和世界卫生组织(World Health Organization)设立的新冠肺炎疫苗委员会。他说,这些委员会已经彻底讨论了ADE可能带来的风险。但鉴于疫情的紧迫性,帕尔曼补充说:“人们说,我们昨天就得打疫苗。另一方面,有人会说,‘哦,不,我们必须非常小心。“如何平衡这一点?”在我们有疫苗之前,在我们有群体免疫力之前,我们不能开放这个国家。所以这就变成了一个难题:什么才是最正确的做法?”
真正的问题是,当数十万人接种COVID-19疫苗时,是否会导致ADE。研究人员也有同样的担忧,他们正在测试康复患者的血浆是否可以安全地治疗因该病住院的患者。5月14日发表在预印服务器medRxiv上的一项针对全国5000名使用这种恢复期血浆的患者的研究尚未报道ADE。
兰伯特说,在进入下一阶段的研究之前,对早期临床试验志愿者和非人灵长类动物的免疫反应进行分析,应该能够确定对增强免疫有潜在风险的疫苗。霍特兹认为,在对病毒传播地区的研究参与者进行免疫接种时,观察ADE和破坏性炎症反应是很重要的。他说:“如果你要发现一个问题,198
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除了疫苗,ADE还可能影响对SARS-CoV-2免疫反应的其他方面。斯坦福大学(Stanford University)麻醉学家豪尔赫·卡瓦列罗(Jorge Caballero)负责组织COVID-19监测测试的数据和工程支持,他想知道,这一过程是否可能成为其他疾病表现的基础,包括“COVID脚趾”、与肺部病理有关的呼吸窘迫,以及一种神秘的炎症状态,导致一些患有此病的儿童患上此病。新出现的数据“表明,常见的连接——如果你愿意的话——可能是一种被称为抗体依赖性增强的现象,”他说。