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有進行安全性和有效性臨床前研究的情況下就已經(jīng)進入臨床試驗，然而，候選疫苗的安全性評估不容忽視。
4月21日，來自耶魯大學免疫生物學系和霍華德·休斯醫(yī)學研究所的兩位科學家在 Nature Reviews Immunology 上發(fā)表文章警示SARS-CoV-2疫苗開發(fā)應注意抗體依賴性增強（ADE）現(xiàn)象并詳細介紹了相關機制 [1]。
SARS-CoV-2和SARS-CoV有79.6%的序列同源性，使用相同的受體ACE2進入細胞并引起相似的急性呼吸綜合征。因此，在研制SARS-CoV-2疫苗時應考慮對SARS-CoV免疫應答研究的一些關鍵見解。尤其需要注意的是，雖然抗體滴度通常被視為與保護力相關，但高抗體滴度和早期血清轉化被報道與SARS患者的疾病嚴重程度相關。
抗體應答的質量和數(shù)量決定了功能效果。高親和力抗體可通過識別特定的病毒表位引起中和作用（圖a）。
在抗體介導的病毒中和作用中，中和抗體與病毒S蛋白的RBD以及其他結構域結合，防止病毒與它的進入受體ACE2對接。（圖片來源：Nature Reviews Immunology）
中和抗體被定義為可阻止病毒進入、融合或排出。就SARS-CoV而言，當抗體中和病毒上的“信號” (如S蛋白上的受體結合域 [receptor binding domain, RBD]) 時，病毒與宿主細胞上ACE2的對接就被阻斷了，從而阻止病毒進入細胞。而S蛋白介導的病毒融合可被靶向七肽重復區(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，包括補體、吞噬細胞和自然殺傷細胞，這些效應物應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病理過程，導致抗體依賴性增強（ADE）現(xiàn)象。
盡管通常來說抗體是有益的、具有保護性的，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是由表達在單核細胞、巨噬細胞和B細胞上的Fc受體（FcR）參與介導的。預先存在的SARS-CoV特異性抗體可能因此促進病毒進入表達FcR的細胞（圖b）。這一過程獨立于ACE2的表達、內體pH值和蛋白酶，提示ACE2介導和FcR介導的病毒進入有不同的細胞通路。
在抗體依賴性增強感染中，低質量、低數(shù)量、非中和抗體通過Fab功能區(qū)與病毒顆粒結合。單核細胞或巨噬細胞上表達的FcR與抗體的Fc功能區(qū)結合，促進病毒的進入和感染。（圖片來源：Nature Reviews Immunology）
事實上，通過ADE感染巨噬細胞并不會導致病毒復制和釋放。相反，病毒抗體免疫復合物的內化可以通過FcR激活髓系細胞，從而促進炎癥和組織損傷。通過這一途徑進入內體的病毒很可能與RNA-sensing Toll樣受體（TLR）TLR3、TLR7和TLR8結合（圖c），導致免疫病理作用。SARS-CoV的攝入在巨噬細胞中通過ADE導致腫瘤壞死因子（TNF）和IL-6的升高。
在抗體介導的免疫增強中，低質量、低數(shù)量、非中和性的抗體與病毒顆粒結合。一旦Fc功能區(qū)與抗體結合便激活FcR和免疫受體酪氨酸激活基序（ITAM），ITAM可啟動上調促炎細胞因子和下調抗炎細胞因子的信號轉導。免疫復合物和病毒RNA通過TLR3、TLR7和/或TLR8激活宿主細胞，導致免疫病理改變。（圖片來源：Nature Reviews Immunology）
例如，在感染SARS-CoV的小鼠中，ADE與抗炎細胞因子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。用編碼SARS-CoV全長S蛋白的修飾安卡拉痘苗免疫非人靈長類動物，可促進肺泡巨噬細胞的活化，導致急性肺損傷。
保護性 vs 致病性抗體
抗體的特異性、濃度、親和力和同種型等多個因素決定了抗體是否能中和病毒并保護宿主或引起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激發(fā)程度相似的抗S和抗N IgG。然而，當用病毒再攻擊時，N蛋白免疫的小鼠表現(xiàn)出顯著的促炎細胞因子分泌上調、中性粒細胞和嗜酸性粒細胞肺浸潤增加以及更嚴重的肺病理學改變。
同樣，針對S蛋白不同表位的抗體誘導中和作用或ADE的可能性也可能不同。例如，在非人靈長類動物中，對S蛋白的RBD或HR2反應的抗體可以誘導更好的保護性抗體應答，而對S蛋白其他表位特異性反應的抗體可誘導ADE。
此外，體外數(shù)據(jù)表明，對于表達FcR的細胞，當抗體濃度低時會出現(xiàn)ADE，但這一現(xiàn)象在高濃度時減弱，同時，抗體濃度的升高可通過阻止病毒進入宿主細胞來促進SARS-CoV的中和作用。
在“multiple hit”中和作用模型中，病毒阻斷效應與覆蓋病毒顆粒的抗體數(shù)量相關，這受到抗體濃度和親和力共同影響。對于給定濃度的抗體和特定的靶點，抗體與病毒顆粒結合的化學計量取決于抗體和抗原之間的相互作用強度。當化學計量低于中和閾值時可能會誘導ADE。因此，高親和力抗體可以在較低濃度下達到該閾值，并介導更好的保護作用。例如，對西尼羅病毒包膜（E）蛋白具有更高親和力的單抗對接受致死劑量西尼羅病毒的小鼠具有更好的保護作用。
抗體同種型控制其效應功能。IgM被認為更能促進炎癥，因為它能有效地激活補體。IgG亞類通過不同F(xiàn)cR的參與調節(jié)免疫反應。大多數(shù)FcγR通過免疫受體酪氨酸激活基序（ITAM）傳遞信號，但FcγRIIb在其胞質尾區(qū)含有介導抗炎反應的免疫受體酪氨酸抑制基序（ITIM）。FcγRIIa和FcγRIIb的異位表達會誘導SARS-CoV感染的ADE。FcγRIIa的等位基因多態(tài)性與SARS的病理學有關，相比于帶有只與IgG2結合的FcγRIIa亞型的個體，帶有與IgG1和IgG2都結合的FcγRIIa亞型的個體被發(fā)現(xiàn)會患上更嚴重的疾病。
疫苗研發(fā)方法
確定哪些疫苗和佐劑能引起對SARS-CoV-2的保護性抗體反應甚為關鍵。
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或嗜酸性粒細胞介導的免疫病理學，這可能是由于較低質量和數(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疫苗未能誘導老年小鼠產(chǎn)生中和抗體反應。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）型免疫應答、嗜酸性粒細胞增多和肺部病理學有關。而SARS-CoV減毒活疫苗可對老年小鼠產(chǎn)生保護性免疫應答。另外，小鼠研究表明，亞單位或肽疫苗能夠針對S蛋白RBD內的特定表位產(chǎn)生保護性抗體反應。
疫苗的接種途徑會進一步影響疫苗的效力。與肌內注射相比，經(jīng)鼻給藥編碼SARS-CoV RBD的重組腺相關病毒疫苗可顯著提高肺粘膜IgA滴度，降低SARS-CoV感染后的肺病理學改變。
結語
隨著世界各國研究人員和機構齊心協(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）進入臨床前和臨床試驗階段。最近對COVID-19患者的抗體反應的研究表明，癥狀出現(xiàn)后任何時間點更高滴度的抗N IgM和IgG都與更糟的疾病預后相關。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，這提示抗體對某些患者有潛在的有害影響。
作者們呼吁，在評估SARS-CoV-2候選疫苗的安全性時應充分考慮ADE的作用。通過研究與疾病恢復而非惡化相關的抗體特征將為疫苗研究中的抗體類型提供有價值的信息。
