史丹佛大學醫學院研究人員領導的一項研究證實,第二劑 COVID-19 疫苗可對免疫系統的一部分產生強大的促進作用,從而提供廣泛的抗病毒保護。

該發現強烈支持不應跳過第二劑疫苗的觀點。

“儘管它們具有出色的功效,但人們對 RNA 疫苗的確切作用知之甚少,”病理學、微生物學和免疫學教授 Bali Pulendran 博士說。“所以我們非常詳細地探索了引起的其中之一的免疫反應。”

該研究於 7 月 12 日發表在《自然》期刊上,旨在準確找出輝瑞公司銷售的疫苗對免疫反應的眾多組成部分的影響。

研究人員分析了接種疫苗的個人的血液檢體。他們計算了抗體的數量,測量了免疫信號蛋白的濃度,並對 242,479 個獨立免疫細胞的類型和狀態的基因組中每個基因的表達進行的表現。

“最近全世界的注意力都集中在 COVID-19 疫苗上,尤其是新的 RNA 疫苗,” Violetta L. Horton II 教授 Pulendran 說。

他與 Kari Nadeau 醫學博士、Naddisy 基金會兒科食品、過敏、免疫學和氣喘教授兼兒科教授,以及生物醫學信息學和生物醫學數據科學副教授 Purvesh Khatri 博士是該研究的資深作者. 該研究的主要作者是 Pulendran 實驗室的高級研究科學家 Prabhu Arunachalam 博士;醫學生 Madeleine Scott 博士,Khatri 實驗室的前研究生;和 Thomas Hagan 博士,前 Pulendran 斯坦福實驗室的博士後學者,現在是亞特蘭大 Yerkes 國家靈長類動物研究中心的助理教授。

未知領域

“這是第一次向人類接種 RNA 疫苗,我們不知道它們是如何做到的:針對 COVID-19病毒 提供 95% 的的保護,”Pulendran 說。

傳統上,批准新疫苗的主要免疫學基礎是它們誘導中和抗體的能力:個體化蛋白質,由稱為 B 細胞的免疫細胞產生,可以將自己粘在病毒上並阻止它感染細胞。

“抗體很容易測量,”Pulendran 說。“但免疫系統比這複雜得多。單靠抗體並不能完全反映其複雜性和潛在的保護範圍。

Pulendran 和他的同事們評估了受疫苗影響的所有免疫細胞類型的情況:它們的數量、活化程度、它們表達的基因以及它們在接種時製造和分泌的蛋白質和代謝物。

Pulendran 和他的同事們檢查的一個關鍵免疫系統成分是 T 細胞:可以搜索並摧毀外來病原的免疫細胞,這些免疫細胞不像抗體那樣附著在病毒顆粒上,而是探測身體組織中帶有病毒感染跡象的細胞。找到它們後,再將這些細胞撕碎。

此外,先天免疫系統,即一系列的第一反應細胞,現在被認為是非常重要的。Pulendran 說,這是身體的第六感,它的組成細胞是第一個意識到病原體存在的細胞。雖然它們不擅長區分不同的病原體,但它們會分泌“起跑槍”訊號蛋白,啟動適應性免疫系統的反應——B 和 T 細胞攻擊特定的病毒或細菌物種或菌株。在適應性免疫系統加速所需的一周左右的時間裡,先天免疫細胞執行關鍵任務,即通過吞噬或發射有毒物質(儘管有點不分青紅皂白)來阻止初期感染,對他們來說只要看起來像病原體就行了。

一種不同類型的疫苗

輝瑞疫苗與 Moderna Inc. 生產的疫苗一樣,但與其他由活的或死的病原體、單個蛋白質或碳水化合物組成的古典疫苗的作用大不相同,後者訓練免疫系統將特定微生物歸零並將其消滅。相反,輝瑞和 Moderna 疫苗包含用於製造刺突蛋白的遺傳配方,SARS-CoV-2(導致 COVID-19 的病毒)使用該蛋白和其感染的細胞結合。

2020 年 12 月,史丹佛醫學中心開始為人們接種輝瑞疫苗。這激發了 Pulendran 的渴望,即蒐集一份關於對其免疫反應的完整報告表單。

該團隊招募了 56 名健康志願者,並在第一次和第二次注射前後的多個時間點從他們身上抽取血液檢體。研究人員發現,正如預期的那樣,第一劑會增加 SARS-CoV-2 特異性抗體濃度,但第二劑不會像(第一劑)那樣增加。第二劑也做了第一劑沒有或幾乎沒有做的事情(免疫反應)。

“第二劑具有遠超第一劑的強大益處,”普倫德蘭說。“它刺激了抗體多樣程度的增加,一種在第一次注射後沒有的驚人的 T 細胞反應,以及顯著增強的先天免疫反應。”

出乎意料的是,Pulendran 說,疫苗——尤其是第二劑——引起了一組新發現的第一反應細胞的大規模動員,這些細胞通常是稀少和靜止的。

在最近由 Pulendran 領導的一項疫苗研究中首次發現,這些細胞——一個稱為單核細胞的一般來說不算稀少的細胞的一小部分,表現了高程度的抗病毒基因——平時幾乎不會對實際的 COVID-19 感染做出反應。但是輝瑞疫苗誘導了它們。

這組特殊的單核細胞是先天博物館(不會活化的免疫細胞)的一部分,僅佔疫苗接種前所有循環血細胞的 0.01%。但是在第二次輝瑞疫苗注射後,它們的數量增加了 100 倍,佔所有血液細胞的 1%。此外,他們的性情不太會發炎(避免過多傷害身體免疫反應),但更能強烈地對抗病毒。Pulendran 說,它們似乎具有獨特的能力,能夠針對各種病毒感染提供廣泛的保護。

Pulendran 說:“在加強免疫後(第二劑施打)僅一天,這些細胞的頻率就出現了驚人的增加,這令人驚訝。” “這些細胞有可能不僅能對抗 SARS-CoV-2,還能對抗其他病毒。”

Pulendran 是免疫移植與感染研究所和斯坦福 Bio-X 的成員,也是斯坦福大學化學與健康研究所的教員。

鄭醫師補充:

這篇研究除了告訴我們mRNA疫苗第二劑帶來的保護力的真正關鍵,也提醒我們疫苗保護力不能單看中和抗體的表現,活化及強化身體其他免疫細胞的抗病毒能力,才是免疫力多寡的關鍵,尤其是變種病毒肆虐,尚未接受新冠病毒疫苗施打的人,設法讓自己接種安全有效,保護力完整的疫苗,有機會能完整接受mRNA疫苗兩劑的人,更應牢牢把握機會,不要輕言放棄。

參考文獻:

Prabhu S. Arunachalam, Madeleine K. D. Scott, Thomas Hagan, Chunfeng Li, Yupeng Feng, Florian Wimmers, Lilit Grigoryan, Meera Trisal, Venkata Viswanadh Edara, Lilin Lai, Sarah Esther Chang, Allan Feng, Shaurya Dhingra, Mihir Shah, Allie Skye Lee, Sharon Chinthrajah, Sayantani B. Sindher, Vamsee Mallajosyula, Fei Gao, Natalia Sigal, Sangeeta Kowli, Sheena Gupta, Kathryn Pellegrini, Gregory Tharp, Sofia Maysel-Auslender, Sydney Hamilton, Hadj Aoued, Kevin Hrusovsky, Mark Roskey, Steven E. Bosinger, Holden T. Maecker, Scott D. Boyd, Mark M. Davis, Paul J. Utz, Mehul S. Suthar, Purvesh Khatri, Kari C. Nadeau, Bali Pulendran. Systems vaccinology of the BNT162b2 mRNA vaccine in humansNature, 2021; DOI: 10.1038/s41586-021-03791-x

 

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