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截至2020年10月18日,根據約翰·霍普金斯大學醫學院的追蹤統計,全球新冠感染者超過3973萬人。大多數患者將出現發熱、乾咳或者疲乏等並不致命的症狀。英國一項研究甚至指出,新冠核酸陽性者中有76%是連咳嗽、發熱、味覺喪失等症狀都沒有無症狀感染者 。然而,即便如此,如今有111萬人因新冠病毒不幸離世,約佔已知感染者的2.8% 。
是什麼原因造成了症狀差異?哪些人的病情更易發生惡化?以往的流行病學研究發現,高齡、男性、基礎疾病這三大因素或增加重症風險。不過,即使是這幾類人群內部,症狀也有輕重之分。顯然,有更多因素影響了新冠病情的發展。
2020年9月24日,《科學》 (Science) 發表的兩項研究指出,I型幹擾素缺失或可解釋13%的新冠重症。這兩項研究由同一個國際團隊完成,分別從異常的自身抗體、遺傳缺陷這兩個角度討論了I型幹擾素缺失的影響。
幹擾素是一類在病毒感染早期能喚起免疫響應的蛋白質,因其「幹擾」病毒複製的能力而得名。對於已被病毒入侵的細胞,幹擾素往往無濟於事,因此它常作為疾病早期階段抑制病情進展的一種療法。
根據分泌來源、功能、結構等不同,幹擾素又能分成許多型,大類有三個:I型、II型、III型。其中,I型幹擾素種類最多,全身細胞皆可分泌,臨床上能用來治療病毒性肝炎和多種硬化症等疾病。本次兩篇研究討論的都是I型幹擾素。
I型幹擾素走在身體對抗病毒入侵的前線。此前,有少量研究指出新冠重症或源於病毒讓幹擾素失效 。至於為什麼 「失效」,還缺乏更多解釋。
本次《科學》刊發的兩項研究,臨床樣本來自世界各地,觀察了重症患者與輕症患者或無症狀感染者有何不同。研究發現,10.2%的重症患者體內有攻擊幹擾素的異常抗體;3.5%的重症患者存在讓I型幹擾素無法正常發揮功能的基因變異,而兩項研究中輕症或無症狀人群裡皆未發現異常。也就是說,幹擾素缺失或許可以解釋13.7%的新冠重症。
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異常抗體 「自家人打自家人」
幹擾素是個好東西,但我們的免疫系統中出現的 自身抗體 (autoantibody) ,會讓身體 「殘殺」 幹擾素。
抗體是免疫系統的武器,通常它們的對手是入侵身體的特定細菌、病毒等抗原。不過,有些抗體會針對自身的組織、細胞等開火—— 它們稱為「自身抗體」,如果數量太多就會損傷機體。不幸的是,我們的人體內,也存在攻擊I型幹擾素的自身抗體。
在這兩篇《科學》論文中,其中的一篇 [4] ,我們姑且稱之為論文A,涉及到987名新冠重症患者,663名輕症患者或無症狀感染者。研究發現,10.2%101) 的重症患者體內有攻擊I型幹擾素的自身抗體。而輕症或無症狀組中無一人出現這種自身抗體。
研究中,所有重症患者的血樣取自急症期。在體內存在自身抗體的重症患者中,I型幹擾素水平極低甚至測不出來。實驗室研究發現,在這些重症患者的血漿之中,本能分泌幹擾素的細胞失去了抵擋新冠病毒的能力——這些異常的抗體讓I型幹擾素失效了。
論文A還檢查了1227個新冠疫情前採集的健康人樣本,其中發現4例(0.33%)有自身抗體。
自身抗體存在率10.2%與0,是重症人群和其他感染者的顯著區別。顯然,自身抗體與新冠病情發展是相關的,那麼,是病重導致人體內自身抗體大增,還是有自身抗體的人容易病重呢?
研究人員認為,是先有抗體後有病情,這裡有很強的因果性 (a strong case for causality)。原因有兩個,首先,自身抗體在新冠疫情前已經存在於人群了(0.33%) ,並不是新冠帶來的新東西。第二,如果這種自身抗體是感染後出現的免疫響應產物,那麼不太可能在短時間內分泌到如此高的水平。
值得注意的是,101名攜帶自身抗體的重症患者中男性佔95人 (94%) 。而通常,患有自身免疫疾病的人更多為女性。研究作者之一、洛克菲勒大學傳染病遺傳學家讓-勞倫·卡薩諾瓦 (Jean-Laurent Casanova) 推測,這種自身抗體之所以在女性中少見,可能因其來自X染色體相關的隱性性狀。
由於女性有兩條X染色體,想要表達隱性性狀,必須有兩個攜帶隱性基因的染色體碰到一起。如果一個是隱性,另一個是顯性,那麼這個糟糕的性狀就不會表達。而男性只有一條X染色體,是隱性基因就表達隱性性狀,沒有被另一條攜帶顯性基因的染色體「搭救」的機會。
「女性有兩條X染色體,是被保護的。而男性只有一條,因此不被保護。」 卡薩諾瓦解釋道。一個支持這個猜想的證據是,一位攜帶自身抗體的新冠重症女性正好患有罕見病症—— 單個X染色體沉默。
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遺傳缺陷致I型幹擾素失效
除了攻擊自己的異常抗體,遺傳缺陷也會影響I型幹擾素的功能。此前,已知一些基因位點的功能缺失會影響I型幹擾素的產生和信號傳遞,最終造成流感肺炎易感。那麼,這些基因位置的變異也會加重新冠肺炎重症風險嗎?
另一篇研究,不妨稱之為論文B,順著這個思路找目標—— 從那些能導致重症流感肺炎的I型幹擾素缺陷相關的基因變異下手 。
要檢查的基因位置有13個,它們與 TLR3-和IRF7-依賴性I型幹擾素先天缺陷相關。其中3個位置在重症流感肺炎患者體內出現變異;另外10處的變異出現在其他病毒性疾病患者身上,但與導致流感易感性的3處核心基因直接相關聯。
研究者想看看新冠重症患者中,這些基因位點是否也有變異。如有,那麼他們的I型幹擾素也是不能正常發揮功能的。
論文B涉及659名新冠重症患者的樣本。同時有534名輕症或無症狀新冠感染者作為對照組。
最終,研究者在23名重症患者 (3.5%)身上找到先天性變異,涉及8個位置。他們來自亞洲、歐洲、拉美、中東在內的世界各地,年齡在17至77之間,有男有女。在能獲得的這些患者的血樣中,I型幹擾素水平低到趨近於無。
與之相對,534人輕症或無症狀患者的對照組裡13個基因位置無一異常。研究者指出,與I型幹擾素相關的先天免疫缺陷可能導致嚴重的新冠肺炎。
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重症原因冰山一角,患者或需特殊治療
哈德遜醫學研究中心的幹擾素專家保羅·赫佐格 (Paul Hertzog) 認為,在揭示新冠病情發展的原因上,這兩項研究「可能只是冰山的一角」。許多幹擾素相關或不相關的變異,也許都在病情中扮演了某種角色。
研究團隊在論文B中指出,導致新冠重症的可能還有其他與I型幹擾素相關的基因。
這兩項研究有很強的的實踐指導意義。對於新冠治療,研究者指出,如果使用血漿療法,攜帶幹擾素自身抗體的新冠感染者康復後不能作為血漿捐獻人 。
而對於I型幹擾素缺失的人群,可能需要特別的幹預治療,例如用血漿除去法 「洗」 掉自身抗體等 。
未雨綢繆也是一種方案。「可以快速開發一種常見的抗體檢測,能幾小時內出檢測結果。那些具有高風險發展成新冠重症的人可以優先打疫苗或者避免暴露。」 加州大學聖地牙哥分校的免疫學家伊琳娜·蘇尼卡 (Elina Zuniga) 如是建議 。按照本次研究的數據,每300人中就有一人攜帶針對I型幹擾素的自身抗體 (0.33%)。
此次疫情中,幹擾素治療已在數十個臨床試驗中進行,不過,對於攜帶針對I型幹擾素自身抗體或者I型幹擾素有先天功能缺陷的患者,合成幹擾素可能效果不大。研究團隊指出,攜帶自身抗體的患者也許可以在治療早期嘗試注射或吸入I型幹擾素中的β型 ( INF-β ),因為這些患者體內的自身抗體很少針對β型,而I型幹擾素的α型 (INF-α) 就不太可能有用了 。
目前,唯一一種被證明對新冠重症有效的藥物是地塞米松。這種糖皮質類激素具有抗炎症和免疫抑制作用,能降低新冠重症患者的死亡率 。
10月5日《柳葉刀》一篇研究評述認為,包括β幹擾素、單克隆抗體、抗病毒藥物在內的這些抑制病毒複製的療法,在病情早期或輕症患者身上是有用的。但對於重症患者光抗病毒不夠,抗病毒藥物和免疫調節劑聯合治療或許是醫治新冠重症的方向 。