.../陳耀凱/張國中等解析新冠無症狀感染及重症感染適應性免疫應答...

由SARS-CoV-2病毒引發的新冠肺炎（COVID-19）正在全球範圍大流行【1】。根據臨床症狀的不同，COVID-19患者可以分為重症、中症、輕症和無症狀四類，其中70-80%為輕症或無症狀患者【2】。免疫反應失調是COVID-19的疾病本質之一。考慮到適應性免疫應答（包括體液免疫和細胞免疫）在控制和清除病毒中發揮著重要作用，研究適應性免疫反應在不同臨床症狀中的變化有助於闡明COVID-19的保護性免疫機制，並對疫苗研發具有重要的指導意義。

COVID-19患者在感染後短時間內能夠產生不同水平的特異性識別SARS-CoV-2病毒的IgG抗體【3,4】。其中，僅中和性抗體能夠阻斷SARS-CoV-2棘突蛋白（Spike, S）介導的病毒入侵宿主細胞，參與控制和清除病毒【5】。基於此，含有SARS-CoV-2中和性抗體的COVID-19恢復期患者血漿【6,7】以及體外克隆的SARS-CoV-2中和性抗體【8-10】在預防和治療COVID-19中具有良好的臨床應用前景。但是，COVID-19疾病嚴重程度與SARS-CoV-2中和性抗體的關係目前尚不清楚。

2020年9月2日，陸軍軍醫大學全軍免疫學研究所葉麗林團隊聯合中山大學醫學院鄧凱團隊、重慶市公共衛生中心陳耀凱團隊、中國農業大學動物醫學院張國中團隊在Signal Transduction and Targeted Therapy發表了題為Disease severity dictates SARS-CoV-2-specific neutralizing antibody responses in COVID-19的論文，率先報導了COVID-19疾病嚴重程度與SARS-CoV-2病毒特異性抗體應答的關係。

首先，研究者通過檢測不同臨床症狀的COVID-19患者血清中SARS-CoV-2 S蛋白（包括S1蛋白、RBD蛋白及S2蛋白）的特異性IgG抗體滴度發現，重、中症患者具有高水平的抗體滴度；而輕症及無症狀患者的抗體滴度極低，提示COVID-19患者的臨床症狀嚴重程度與SARS-CoV-2病毒特異性抗體滴度水平呈正相關。

接著，研究者通過體外ELISA阻斷試驗及SARS-CoV-2假病毒阻斷試驗發現，70-80%的重症患者具有高滴度的SARS-CoV-2特異性中和抗體；40%左右的中症患者具有高滴度的SARS-CoV-2特異性中和抗體；而超過80%的輕症及無症狀患者的SARS-CoV-2特異性中和抗體水平極低。研究者進一步通過SARS-CoV-2活病毒中和實驗發現，重症患者的SARS-CoV-2特異性中和抗體活性分別為中症、輕症及無症狀患者的61.1倍、1319.1倍及2972.0倍，提示COVID-19 疾病嚴重程度決定了SARS-CoV-2特異性抗體的滴度水平及中和活性。

考慮到SARS-CoV-2通過S1蛋白介導的受體結合和S2蛋白介導的膜融合完成其對宿主細胞的感染【11,12】，研究者進一步檢測了S1蛋白特異性或S2蛋白特異性的中和性抗體在不同患者中對於阻斷病毒入侵的貢獻度。通過特異性去除患者識別S1蛋白或（和）S2蛋白的抗體，研究者發現62.5%的重症患者具有阻斷S1蛋白介導的受體結合和S2蛋白介導的膜融合的中和性抗體，37.5%的重症患者僅具有阻斷S1蛋白介導的受體結合的中和性抗體；而在中症及輕症患者中，41.2%的患者僅具有S1蛋白中和性抗體，5.9%的患者僅具有S2蛋白中和性抗體，29.4%的患者同時具有S1蛋白和S2蛋白中和性抗體。值得注意的是，23.5%的中症及輕症患者需要S1蛋白和S2蛋白中和性抗體的協同作用才可有效地清除病毒。這些結果提示，COVID-19患者針對SARS-CoV-2病毒的抗體反應具有高度的異質性，且該特性與疾病嚴重程度緊密相關。

這些結果表明，COVID-19疾病嚴重程度與SARS-CoV-2中和性抗體應答水平呈顯著正相關；並且，疾病嚴重程度影響SARS-CoV-2中和性抗體的異質性。同時，輕症患者及無症狀患者的SARS-CoV-2中和性抗體應答反應低下，提示該類型患者需要再次接受疫苗免疫。但是，為什麼輕症或者無症狀病人在不能產生中和抗體的情形下，卻不進展為重度感染？

圍繞這個問題，2020年9月8日，陸軍軍醫大學葉麗林團隊聯合重慶市公共衛生中心陳耀凱團隊、中國農業大學張國中團隊在預印版medRxiv上發表了題為The dichotomous and incomplete adaptive immunity in COVID-19的論文，率先報導了在COVID-19病人中，無症狀和輕症患者與中、重症患者均呈現缺陷性的適應性免疫應答。其中，無症狀和輕症患者不能有效誘導SARS-CoV-2特異性的生發中心（Germinal center）應答，從而不能有效產生及維持抗體應答，但其擁有強大的SARS-CoV-2特異性的TH1和CD8+ T細胞免疫，從而保護其進展為重症；而中、重症患者可誘發強有力的生發中心介導的抗體免疫，然而，其病毒特異性的TH1和CD8+ T細胞免疫較弱。這些結果全面解析了COVID-19患者的適應性免疫，揭示了不同疾病嚴重程度的COVID-19患者在適應性免疫呈現顯著的兩面性和缺陷性，提示高效的COVID-19疫苗需要同時誘導生發中心介導的體液免疫以及TH1和CD8+ T細胞免疫。

首先，研究者通過分析59例不同疾病嚴重程度的COVID-19患者康復期的病毒特異性的B細胞和記憶性B細胞，發現相比於中、重症患者中，這兩種細胞在無症狀和輕症患者極為少見。同時，代表生發中心活性的的循環TFH（cTFH）以及血漿CXCL13水平在無症狀和輕症患者較為低下，提示無症狀或輕症患者不能有效地激發生發中心B細胞應答，也不能誘導TFH細胞應答，揭示了輕症或者無症狀患者抗體水平低下的免疫機制。

接著，研究者通過進一步動態檢測無症狀患者整個病程中的病毒特異性B細胞、漿母細胞（plasmablasts）以及cTFH的比例，血清中病毒特異性的S1、S2 IgGs和血漿CXCL13，發現此類患者只能短暫產生病毒特異性的IgGs，表明無症狀病人不能從頭誘導GC免疫應答。

考慮到無症狀或輕症COVID-19患者未能誘導保護性抗體應答，表明其可能誘導強大的細胞免疫，從而保護這些患者不發展為中、重症。因此，研究者對59例不同疾病嚴重程度的COVID-19患者康復期的病毒特異性CD4+和CD8+ T細胞進行了功能驗證，發現無症狀或輕症患者擁有強有力的病毒特異性的TH1和CD8+T細胞免疫，而中、重症患者則表現為較弱的TH1和CD8+T細胞免疫。

因此，該項系統性研究表明，無症狀或者輕症病人只誘導強烈的細胞免疫，而不能誘導有效的體液免疫；與之相反的是，重症病人只能誘導較強的體液免疫，而不能誘導高效的細胞免疫。這些研究提示了：1）疾病嚴重程度不同的病人，誘導不同類型的適應性免疫應答，其康復的保護性免疫機制截然不同；2)康復病人重新感染的免疫學基礎；3）無論輕症或重症的康復病人，其針對新冠的免疫力均存在缺陷性，疫苗上市時，皆需疫苗接種；4）新冠疫苗需要同時誘導體液及細胞免疫，才能最大限度地提供免疫保護。據悉，研究者目前正在進一步開展不同疾病程度的新冠患者適應性免疫應答差異及缺陷的相關機制研究。

原文連結

https://www.nature.com/articles/s41392-020-00301-9.pdf

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.09.05.20187435v1

參考文獻

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2.Amanat, F. and F. Krammer, SARS-CoV-2 Vaccines: Status Report. Immunity, 2020. 52(4): p. 583-589.

3.Long, Q.X., et al., Antibody responses to SARS-CoV-2 in patients with COVID-19. Nat Med, 2020.

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5.Huang, A.T., et al., A systematic review of antibody mediated immunity to coronaviruses: antibody kinetics, correlates of protection, and association of antibody responses with severity of disease. medRxiv, 2020.

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8.Cao, Y., et al., Potent neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 identified by high-throughput single-cell sequencing of convalescent patients' B cells. Cell, 2020.

9.Chen, X., et al., Human monoclonal antibodies block the binding of SARS-CoV-2 spike protein to angiotensin converting enzyme 2 receptor. Cell Mol Immunol, 2020. 17(6): p. 647-649.

10.Shi, R., et al., A human neutralizing antibody targets the receptor binding site of SARS-CoV-2. Nature, 2020.

11.Kirchdoerfer, R.N., et al., Pre-fusion structure of a human coronavirus spike protein. Nature, 2016. 531(7592): p. 118-21.

12.Yan, R., et al., Structural basis for the recognition of SARS-CoV-2 by full-length human ACE2. Science, 2020. 367(6485): p. 1444-1448.

來源：BioArt

1980-2020

原標題：《【學術前沿】葉麗林/鄧凱/陳耀凱/張國中等解析新冠無症狀感染及重症感染適應性免疫應答特徵》

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