SARS-CoV-2疫苗正在以前所未有的速度開發(fā)，緊急情況下部分疫苗在沒(méi)有進(jìn)行安全性和有效性臨床前研究的情況下就已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)，然而，候選疫苗的安全性評(píng)估不容忽視。
4月21日，來(lái)自耶魯大學(xué)免疫生物學(xué)系和霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的兩位科學(xué)家在 Nature Reviews Immunology 上發(fā)表文章警示SARS-CoV-2疫苗開發(fā)應(yīng)注意抗體依賴性增強(qiáng)（ADE）現(xiàn)象并詳細(xì)介紹了相關(guān)機(jī)制 [1]。
SARS-CoV-2和SARS-CoV有79.6%的序列同源性，使用相同的受體ACE2進(jìn)入細(xì)胞并引起相似的急性呼吸綜合征。因此，在研制SARS-CoV-2疫苗時(shí)應(yīng)考慮對(duì)SARS-CoV免疫應(yīng)答研究的一些關(guān)鍵見(jiàn)解。尤其需要注意的是，雖然抗體滴度通常被視為與保護(hù)力相關(guān)，但高抗體滴度和早期血清轉(zhuǎn)化被報(bào)道與SARS患者的疾病嚴(yán)重程度相關(guān)。
抗體應(yīng)答的質(zhì)量和數(shù)量決定了功能效果。高親和力抗體可通過(guò)識(shí)別特定的病毒表位引起中和作用（圖a）。
在抗體介導(dǎo)的病毒中和作用中，中和抗體與病毒S蛋白的RBD以及其他結(jié)構(gòu)域結(jié)合，防止病毒與它的進(jìn)入受體ACE2對(duì)接。（圖片來(lái)源：Nature Reviews Immunology）
中和抗體被定義為可阻止病毒進(jìn)入、融合或排出。就SARS-CoV而言，當(dāng)抗體中和病毒上的“信號(hào)” (如S蛋白上的受體結(jié)合域 [receptor binding domain, RBD]) 時(shí)，病毒與宿主細(xì)胞上ACE2的對(duì)接就被阻斷了，從而阻止病毒進(jìn)入細(xì)胞。而S蛋白介導(dǎo)的病毒融合可被靶向七肽重復(fù)區(qū)2（HR2）的中和抗體阻斷。此外，中和抗體可以與其他免疫成分相互作用，包括補(bǔ)體、吞噬細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞，這些效應(yīng)物應(yīng)答有助于病原體清除。然而，在極少數(shù)情況下，病原體特異性抗體可促進(jìn)病理過(guò)程，導(dǎo)致抗體依賴性增強(qiáng)（ADE）現(xiàn)象。
盡管通常來(lái)說(shuō)抗體是有益的、具有保護(hù)性的，但也有記錄顯示登革熱病毒和其他病毒存在ADE現(xiàn)象。
在SARS-CoV感染中，ADE是由表達(dá)在單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和B細(xì)胞上的Fc受體（FcR）參與介導(dǎo)的。預(yù)先存在的SARS-CoV特異性抗體可能因此促進(jìn)病毒進(jìn)入表達(dá)FcR的細(xì)胞（圖b）。這一過(guò)程獨(dú)立于ACE2的表達(dá)、內(nèi)體pH值和蛋白酶，提示ACE2介導(dǎo)和FcR介導(dǎo)的病毒進(jìn)入有不同的細(xì)胞通路。
在抗體依賴性增強(qiáng)感染中，低質(zhì)量、低數(shù)量、非中和抗體通過(guò)Fab功能區(qū)與病毒顆粒結(jié)合。單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞上表達(dá)的FcR與抗體的Fc功能區(qū)結(jié)合，促進(jìn)病毒的進(jìn)入和感染。（圖片來(lái)源：Nature Reviews Immunology）
事實(shí)上，通過(guò)ADE感染巨噬細(xì)胞并不會(huì)導(dǎo)致病毒復(fù)制和釋放。相反，病毒抗體免疫復(fù)合物的內(nèi)化可以通過(guò)FcR激活髓系細(xì)胞，從而促進(jìn)炎癥和組織損傷。通過(guò)這一途徑進(jìn)入內(nèi)體的病毒很可能與RNA-sensing Toll樣受體（TLR）TLR3、TLR7和TLR8結(jié)合（圖c），導(dǎo)致免疫病理作用。SARS-CoV的攝入在巨噬細(xì)胞中通過(guò)ADE導(dǎo)致腫瘤壞死因子（TNF）和IL-6的升高。
在抗體介導(dǎo)的免疫增強(qiáng)中，低質(zhì)量、低數(shù)量、非中和性的抗體與病毒顆粒結(jié)合。一旦Fc功能區(qū)與抗體結(jié)合便激活FcR和免疫受體酪氨酸激活基序（ITAM），ITAM可啟動(dòng)上調(diào)促炎細(xì)胞因子和下調(diào)抗炎細(xì)胞因子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。免疫復(fù)合物和病毒RNA通過(guò)TLR3、TLR7和/或TLR8激活宿主細(xì)胞，導(dǎo)致免疫病理改變。（圖片來(lái)源：Nature Reviews Immunology）
例如，在感染SARS-CoV的小鼠中，ADE與抗炎細(xì)胞因子IL-10和TGF-β水平降低以及促炎性趨化因子CCL2和CCL3水平升高有關(guān)。用編碼SARS-CoV全長(zhǎng)S蛋白的修飾安卡拉痘苗免疫非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物，可促進(jìn)肺泡巨噬細(xì)胞的活化，導(dǎo)致急性肺損傷。
保護(hù)性 vs 致病性抗體
抗體的特異性、濃度、親和力和同種型等多個(gè)因素決定了抗體是否能中和病毒并保護(hù)宿主或引起ADE和急性炎癥。
編碼SARS-CoV 棘突（S）蛋白和核衣殼（N）蛋白的病毒載體疫苗分別在免疫小鼠體內(nèi)激發(fā)程度相似的抗S和抗N IgG。然而，當(dāng)用病毒再攻擊時(shí)，N蛋白免疫的小鼠表現(xiàn)出顯著的促炎細(xì)胞因子分泌上調(diào)、中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞肺浸潤(rùn)增加以及更嚴(yán)重的肺病理學(xué)改變。
同樣，針對(duì)S蛋白不同表位的抗體誘導(dǎo)中和作用或ADE的可能性也可能不同。例如，在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物中，對(duì)S蛋白的RBD或HR2反應(yīng)的抗體可以誘導(dǎo)更好的保護(hù)性抗體應(yīng)答，而對(duì)S蛋白其他表位特異性反應(yīng)的抗體可誘導(dǎo)ADE。
此外，體外數(shù)據(jù)表明，對(duì)于表達(dá)FcR的細(xì)胞，當(dāng)抗體濃度低時(shí)會(huì)出現(xiàn)ADE，但這一現(xiàn)象在高濃度時(shí)減弱，同時(shí)，抗體濃度的升高可通過(guò)阻止病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞來(lái)促進(jìn)SARS-CoV的中和作用。
在“multiple hit”中和作用模型中，病毒阻斷效應(yīng)與覆蓋病毒顆粒的抗體數(shù)量相關(guān)，這受到抗體濃度和親和力共同影響。對(duì)于給定濃度的抗體和特定的靶點(diǎn)，抗體與病毒顆粒結(jié)合的化學(xué)計(jì)量取決于抗體和抗原之間的相互作用強(qiáng)度。當(dāng)化學(xué)計(jì)量低于中和閾值時(shí)可能會(huì)誘導(dǎo)ADE。因此，高親和力抗體可以在較低濃度下達(dá)到該閾值，并介導(dǎo)更好的保護(hù)作用。例如，對(duì)西尼羅病毒包膜（E）蛋白具有更高親和力的單抗對(duì)接受致死劑量西尼羅病毒的小鼠具有更好的保護(hù)作用。
抗體同種型控制其效應(yīng)功能。IgM被認(rèn)為更能促進(jìn)炎癥，因?yàn)樗苡行У丶せ钛a(bǔ)體。IgG亞類通過(guò)不同F(xiàn)cR的參與調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。大多數(shù)FcγR通過(guò)免疫受體酪氨酸激活基序（ITAM）傳遞信號(hào)，但FcγRIIb在其胞質(zhì)尾區(qū)含有介導(dǎo)抗炎反應(yīng)的免疫受體酪氨酸抑制基序（ITIM）。FcγRIIa和FcγRIIb的異位表達(dá)會(huì)誘導(dǎo)SARS-CoV感染的ADE。FcγRIIa的等位基因多態(tài)性與SARS的病理學(xué)有關(guān)，相比于帶有只與IgG2結(jié)合的FcγRIIa亞型的個(gè)體，帶有與IgG1和IgG2都結(jié)合的FcγRIIa亞型的個(gè)體被發(fā)現(xiàn)會(huì)患上更嚴(yán)重的疾病。
疫苗研發(fā)方法
確定哪些疫苗和佐劑能引起對(duì)SARS-CoV-2的保護(hù)性抗體反應(yīng)甚為關(guān)鍵。
以往的研究表明，用滅活的SARS-CoV免疫小鼠，用編碼S蛋白的安卡拉痘苗免疫恒河猴，用編碼全長(zhǎng)S蛋白的DNA疫苗免疫小鼠，都能在一定程度上誘發(fā)ADE或嗜酸性粒細(xì)胞介導(dǎo)的免疫病理學(xué)，這可能是由于較低質(zhì)量和數(shù)量的抗體產(chǎn)生。
此外，我們需要考慮疫苗在老年宿主中是否安全有效。例如，雙重滅活SARS-CoV疫苗未能誘導(dǎo)老年小鼠產(chǎn)生中和抗體反應(yīng)。并且，雖然明礬佐劑的雙重滅活SARS-CoV疫苗在老年小鼠中引起了更高的抗體滴度，但它使IgG亞類偏向IgG1而不是IgG2，這與T輔助2（TH2）型免疫應(yīng)答、嗜酸性粒細(xì)胞增多和肺部病理學(xué)有關(guān)。而SARS-CoV減毒活疫苗可對(duì)老年小鼠產(chǎn)生保護(hù)性免疫應(yīng)答。另外，小鼠研究表明，亞單位或肽疫苗能夠針對(duì)S蛋白R(shí)BD內(nèi)的特定表位產(chǎn)生保護(hù)性抗體反應(yīng)。
疫苗的接種途徑會(huì)進(jìn)一步影響疫苗的效力。與肌內(nèi)注射相比，經(jīng)鼻給藥編碼SARS-CoV RBD的重組腺相關(guān)病毒疫苗可顯著提高肺粘膜IgA滴度，降低SARS-CoV感染后的肺病理學(xué)改變。
結(jié)語(yǔ)
隨著世界各國(guó)研究人員和機(jī)構(gòu)齊心協(xié)力加速研制SARS-CoV-2疫苗，目前有多種候選疫苗（包括核酸疫苗、病毒載體疫苗和亞單位疫苗）進(jìn)入臨床前和臨床試驗(yàn)階段。最近對(duì)COVID-19患者的抗體反應(yīng)的研究表明，癥狀出現(xiàn)后任何時(shí)間點(diǎn)更高滴度的抗N IgM和IgG都與更糟的疾病預(yù)后相關(guān)。此外，更高滴度的抗S、抗N IgG和IgM與更差的臨床指數(shù)和更老的年齡相關(guān)，這提示抗體對(duì)某些患者有潛在的有害影響。
作者們呼吁，在評(píng)估SARS-CoV-2候選疫苗的安全性時(shí)應(yīng)充分考慮ADE的作用。通過(guò)研究與疾病恢復(fù)而非惡化相關(guān)的抗體特征將為疫苗研究中的抗體類型提供有價(jià)值的信息。
