新冠在變異,人類免疫系統也在進化:抗體免疫反應能持續優化
2021年01月21日18:39

原標題:新冠在變異,人類免疫系統也在進化:抗體免疫反應能持續優化

隨著全球SARS-CoV-2感染人數在冬季繼續大暴發,一個關鍵的問題變得越來越重要:那些康復患者對新冠病毒的免疫力能持續多久?另外,新冠病毒具有持續突變的“天性”,人類的免疫系統是否束手無策?

1月18日,頂級學術期刊《自然》(Nature)以“加速評審文章”的形式在線發表了由美國洛克菲勒大學、西奈山伊坎醫學院團隊領銜完成了《抗體對新冠病毒的進化》(Evolution of antibody immunity to SARS-CoV-2),對以上問題進行瞭解答。

洛克菲勒大學官網稱,研究團隊給出了一個令人鼓舞的答案:COVID-19康復患者可以抵抗病毒6個月甚至更長時間。值得注意的是,人體也在不斷優化應對病毒的抗體免疫反應,感染幾個月後產生的抗體對SARS-CoV-2及其在南非、巴西等地發現的變異毒株的阻斷能力增強。

人在感染病毒後,B細胞就像“保安”,它會增殖分化成不同角色的漿細胞(效應B細胞)和記憶B細胞。

漿細胞會產生抗體,直接清理病毒,通常來說,人體應對感染而產生的抗體會在血漿中停留數週或數月,但其水平會隨著時間的推移而顯著下降。而人類免疫系統更有效應對重新來襲的病毒的方式是靠記憶B細胞來識別病原體,在第二次遇到病原體時迅速釋放新一輪抗

文章的通訊作者之一、洛克菲勒大學分子免疫學實驗室負責人Michel C. Nussenzweig教授及其同事研究了87例患者在兩個時間點的體液免疫反應:感染後1.3個月和6.2個月。他們檢測了血漿中的中和抗體水平,並且分析了記憶B細胞的特徵。自紐約發生疫情以來,Nussenzweig團隊一直在跟蹤和研究患者的抗體反應。

和此前的一些研究類似,研究團隊發現,儘管中和抗體在6個月後仍然可以檢測到,但IgM和IgG的數量已經顯著減少,IgA受影響較小。假病毒實驗數據表明,6.2個月的血漿樣本針對新冠病毒的中和活性僅為1.3個月時的1/5。

相比之下,患者的記憶B細胞,特別是針對新冠病毒刺突蛋白受體結合域(RBD)的記憶B細胞數量並沒有減少,在某些病例中甚至增加。

Nussenzweig實驗室的免疫學家Christian Gaebler 稱這些記憶B細胞產生的抗體能攻擊新冠病毒的“阿喀琉斯之踵”,也就是RBD,“這是個好消息,因為這些都是你再次遇到病毒時所需要的。”

研究還發現,記憶B細胞在6.2個月後,其表達的抗體有更高的體細胞高頻突變(somatic hypermutation)。免疫系統通過體細胞高頻突變可優化中和抗體與抗原的結合,這也意味著,在受到新冠病毒感染後的1.3個月到6.2個月之間,人類的免疫系統在不斷優化對新冠病毒的抗體免疫反應。

研究團隊發現,在1.3個月和6.2個月都鑒別到的單複製抗體種類中,6.2個月時的單複製抗體中和新冠病毒的能力顯著加強。

這些抗體甚至可以識別新冠病毒的突變體。研究團隊通過檢測發現,在6.2個月獲得的單複製抗體中,有些抗體能夠對這些逃避中和抗體識別的基因突變產生中和效力,包括在南非和巴西發現的新冠病毒突變體中的E484K突變。

“我們很驚訝地看到記憶B細胞在這段時間里一直在進化。”Nussenzweig說,“這通常發生在愛滋病毒或皰疹等慢性感染中,病毒一直存在於體內。但我們沒有預料到新冠病毒感染患者中也會如此,因為目前認為感染消失後病毒也清楚了。”

目前的研究認為,新冠病毒在肺、上呼吸道和小腸的某些細胞中複製,研究團隊假設,隱藏在這些組織中的殘留病毒顆粒可能會驅動記憶細胞的進化。為了驗證這一假設,Nussenzweig實驗室與洛克菲勒前科學家、現為西奈山伊坎醫學院醫生的Saurabh Mehandru教授合作,Mehandru一直在對COVID-19康復患者的腸道組織進行檢查,取樣時間平均在康復後3個月。

在被研究的14人中,有7人的腸道細胞中存在SARS-CoV-2的遺傳物質和蛋白質。研究提到,研究團隊不知道這些殘留的病毒是否仍然具有傳染性,或者僅僅是死亡病毒的殘留物。研究團隊計劃對更多的人進行研究,以更好地瞭解這些殘留病毒物質在疾病進展和免疫方面可能發揮的作用。

總的來說,基於這些發現,研究團隊認為,當康復的患者再次遇到病毒時,反應會更快、更有效,從而防止再次感染。 “這是非常振奮人心的消息。”Nussenzweig說,“我們觀察到的這類免疫反應可能讓人體能夠在病毒再次入侵的時候產生迅速而且有效的免疫反應,從而提供長久的保護能力。”

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