今日《自然》:新冠病毒在不斷突變 免疫系統也沒閒着…

近日,新冠病毒突變成為人們關注的焦點。在英國、南非、巴西的部分地區相繼發現新的新冠病毒突變株,它們攜帶的基因突變不但可能讓新冠病毒傳播能力更強,而且有的基因突變還可能讓新冠病毒逃避免疫系統的識別,從而讓某些中和抗體失效。這些新冠病毒突變的出現不禁讓人們產生了疑慮,人體的免疫系統能夠提供針對新冠病毒的長久保護能力麼?

不過我們也不應該忘了,人體的免疫系統是大自然「千錘百煉」之下形成的針對病原體入侵的防護系統。在它演變的歷史上,經歷過成百上千種不同病原體的入侵,其中不乏經常會產生基因突變的病毒,免疫系統也已經進化出了一套應對病毒突變的機制。今天在著名學術期刊《自然》上以「加速預覽」形式發表的一項研究顯示,這套應對機制對新冠病毒仍然在發揮作用。讓人體在受到新冠病毒感染之後,不斷優化對病毒的抗體免疫反應,生成更多樣、更強力的中和抗體。它們不但能夠更有效地中和新冠病毒,而且對新出現的新冠病毒突變株也能夠產生保護作用。

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在這項研究中,美國紐約洛克菲勒大學(The Rockefeller University)和西奈山伊坎醫學院(Icahn School of Medicine at Mount Sinai)的研究人員領銜的國際研究團隊對87名受到新冠病毒感染的患者的長期抗體免疫能力進行了研究。他們在這些患者受到感染後1.3個月和6.2個月時獲取樣本,檢測了血漿中的中和抗體水平,並且對記憶B細胞(memory B cells)特徵進行了分析。

與此前的一些研究相似,研究人員發現,在感染後6.2月獲得樣本中,針對新冠病毒的中和抗體滴度與1.3個月時相比下降了5倍。然而,當研究人員分析記憶B細胞的特徵時,發現它們出現了一系列可喜的變化!

如果把人體的免疫系統對抗病毒入侵的過程比作一場戰爭的話,那麼最初被新冠病毒激活的B細胞就好比剛被招募入伍的「新兵」。它們雖然能夠幫助消滅「敵軍」,但是對敵人長得什麼樣還不是很清楚,攜帶的武器也不夠精良(中和抗體的特異性和與抗原的結合能力都不是很強)。然而,在與新冠病毒的不斷「作戰」中,免疫系統會將這些「新兵」訓練成「老將」。它們不但牢牢記住了新冠病毒的模樣,而且也獲得了更精良的武器。一部分「老將」會留在身體中,成為我們所說的記憶B細胞,在下一次病毒再度入侵時,就能迅速被激活,並且產生更為有效的中和抗體。在被新冠病毒感染的患者中,研究人員觀察到的正是這種現象。

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記憶B細胞的生成過程

首先,對記憶B細胞群體的分析發現,在受到感染6.2個月之後,記憶B細胞群體中表達針對新冠病毒刺突蛋白受體結合域(RBD)的IgG抗體的記憶B細胞比例顯著增加。其次,記憶B細胞中攜帶的體細胞超突變(somatic hypermutation)顯著提高。體細胞超突變是免疫系統通過在編碼抗體重鏈和輕鏈可變區的基因中引入突變,優化中和抗體特異性和與抗原結合能力的方式。體細胞超突變的增加,意味着免疫系統在受到新冠病毒感染後1.3個月到6.2個月之間,仍然在不斷優化對新冠病毒的抗體免疫反應。那麼,這些免疫系統的訓練效果如何呢?

研究人員發現,在1.3個月和6.2個月都能夠發現的單克隆抗體種類中,6.2個月時的單克隆抗體中和新冠病毒的能力顯著加強。

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6.2個月時獲得的單克隆抗體對新冠病毒的中和能力顯著增強(EC50數值越小,說明中和能力越強)

而且,研究人員還檢驗了中和抗體對一些能夠逃避中和抗體識別的基因突變的效力,其中包括了最近在南非和巴西發現的新冠病毒突變體中讓人們擔心的E484K突變。

實驗結果表明,在6.2個月獲得的單克隆抗體中,有些抗體也能夠對這些逃避中和抗體識別的基因突變產生中和效力。研究人員的結論是,在1.3個月到6.2個月的演化過程中,記憶B細胞產生的單克隆抗體不但中和效力更強,而且對新冠病毒突變體的識別能力也更強。

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  對於特定新冠病毒基因突變,1.3個月獲得的有些單克隆抗體雖然無效(例如IC50>10000或者很高),但是在6.2個月時進一步演化的抗體產生中和效力,IC50數值顯著下降(藍色背景為1.3個月時獲得的抗體表現,紅色背景為6.2個月時進一步演化的抗體表現)

抗體的不斷進化需要B細胞產生體細胞超突變,以及在稱為「生發中心」(germinal center)的淋巴組織中對B細胞的不斷篩選。研究人員表示,在受到新冠病毒感染之後,新冠病毒抗原能夠以免疫復合體的形式在濾泡樹突狀細胞表面存在很長時間,從而達到進一步篩選B細胞的作用。另外一種可能是雖然患者的症狀消失,但是在體內仍然存留着一些殘余的病毒蛋白。這些殘余的病毒蛋白雖然水平很低,但是也可以作為抗原,進一步「訓練」B細胞。

「這是非常振奮人心的消息。」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。」

註:本文旨在介紹醫藥健康研究,不是治療方案推薦。如需獲得治療方案指導,請前往正規醫院就診。

來源:cnBeta