新冠病毒疫苗会因为ADE而变得有害吗

一、引言

我国目前抗击疫情工作已经由限制国内人口流动阶段转到防止境外病例输入阶段，然而COVID-19具有全球大流行的趋势，也有成为季节性流行病的可能，限制人员流动可能并非长久之策。相比于 药和抗体治疗，疫苗接种60%以上人群产生群体免疫力，预防性地保护人群并遏制病毒传播是经济且有效的手段。

WHO的《COVID-19全球研究路线图》里指出：冠状病毒疫苗免疫后的动物，再次暴露于活病毒时，可能发生更严重的症状[1]。疫苗免疫产生的非中和抗体或较低的抗体水平可能会引起抗体依赖性增强效应（antibody-dependentenhancement,ADE），增强病毒致病性。概括来说，中和抗体阻断病毒与细胞表面受体结合，中和病毒感染能力；非中和抗体结合病毒但在一些情况下，抗体Fc段与细胞表面Fc受体结合，使其可以感染表达Fc受体的细胞。

图1受体介导的病毒感染、抗体的中和反应和抗体依赖性增强效应[2]

二、ADE与疫苗

ADE最常见于登革热病毒(DENV)。登革热病毒有4种血清型，感染一种血清型的病毒导致轻度的症状，患者往往可以自愈；但是，如果该患者在之后感染另一种血清型的登革热病毒（具体来说，如果先前暴露于DENV-1感染DENV-2或DENV-3；或者先前暴露于DENV-3的人感染DENV-2），免疫系统将产生针对 次感染的抗体；这些抗体结合病毒但并不总是阻断其他血清型病毒的感染，病毒-抗体复合物可以通过抗体Fc段感染表达Fcγ受体的细胞，导致严重的症状例如登革出血热或登革热休克综合症[3]。

登革热病毒的ADE效应要求登革热疫苗必须是四价的，也就是说可以同时防御四种血清型的登革热病毒，并能使接种者终生产生中和水平的抗体，因为低于中和浓度的抗体也会产生ADE效应。那么在冠状病毒疫苗开发的过程中，我们需要考虑ADE的潜在影响吗？

图2登革热病毒通过ADE效应感染单核细胞增加了病毒滴度加重病情[3]

三、冠状病毒的ADE效应

（1）冠状病毒ADE效应增强了巨噬/树突状细胞的感染

SARS-CoV能感染树突状细胞[4]和巨噬细胞[5]，电镜显示巨噬细胞通过内吞作用摄入病毒，而不是因为膜融合被感染。病毒在巨噬细胞和树突状细胞内有限复制，且不产生能出芽的病毒颗粒（被感染的巨噬细胞病毒滴度不超过TCID50/ml，而在Vero细胞系中超过TCID50/ml）。

而在一定浓度的抗SARS-CoVS蛋白抗体后，病毒进入巨噬细胞的能力显著上升，并且使用FcγRII（CD32）抗体孵育细胞可以消除这一现象，表明SARS病毒在存在抗体的情况下感染巨噬细胞能力增强是一种典型的由Fc受体介导的ADE，类似的ADE在MERS-CoV体外试验中也存在[6]。

但病毒感染对树突状细胞和巨噬细胞并不是毫无影响，它们延迟了IFN-I抗病毒反应[13]、产生IL-6和IL-12的水平显著增加[4]，并且感染SARS-CoV的小鼠巨噬细胞表现出炎症性巨噬细胞特征，招募T细胞和大量嗜中性粒细胞[14]；在实际病毒感染人体过程中这可能促进了患者的肺部炎症和细胞因子风暴，加重了病情。

这些研究表明冠状病毒同样存在ADE效应，虽然不像登革热病毒可以在单核细胞中复制，扩散病毒在全身的感染，加重病情；但冠状病毒的ADE效应也可能通过感染免疫细胞而对病情具有消极作用，比如加重炎症反应。

图3巨噬细胞吞噬SARS-CoV的电镜图片[7]

（2）冠状病毒疫苗动物实验中加重了病情

一项研究使用小鼠作为模式动物评估了SARS-CoV的四种疫苗，包括两种灭活病毒疫苗、一种重组S蛋白疫苗、一种病毒样颗粒疫苗；发现分别接种四种疫苗的小鼠均能显著抑制SARS-CoV复制，但导致了更严重的嗜酸性粒细胞浸润肺部和免疫反应偏向Th2型，这些现象类似RSV疫苗由于产生了非中和抗体引发的ADE[8]。另一项研究中，接种SARS-CoVN蛋白疫苗后小鼠表现出更严重的肺炎[9]。另一项研究表示灭活SARS-CoV全病毒疫苗不足以提供完全的保护，并且促进了更强的嗜酸性粒细胞浸润肺部组织[10]。类似的结果同样存在于MERS-CoV疫苗[11]。

在一项使用中国猕猴的验证抗S蛋白疫苗安全性的实验中，疫苗诱导产生的抗体尽管显著抑制了病毒复制,但相比接种空载疫苗组，却在感染早期阶段引起了急性肺损伤（这与SARS重症病人的表现十分类似），病理研究表明急性肺损伤是由炎症巨噬细胞浸润和促炎细胞因子积累造成的，对FcγR的阻断减少了促炎细胞因子的产生[12]。

总的来说，SARS-CoV疫苗引起疾病加重的例子在动物研究中并不少见，然而缺乏详细的机制研究和在人类中的数据。中美都已研发出基于S蛋白的疫苗，美国Moderna研制的mRNA疫苗直接跳过了动物试验，已于三月十六日进行了 例临床试验，虽然Moderna曾经使用同样的技术在小鼠上测试了MERS-CoV的疫苗，但这仍是十分危险的。世界各地已有很多机构在进行COVID-19的疫苗研发，似乎可行的疫苗就在眼前，然而其中最终通过安全性检验的疫苗可能并不多。

（3）冠状病毒中和抗体诱导的ADE效应

中和抗体的浓度不足也可能引发ADE效应。最近的研究表明MERS-CoV中和抗体LCA60可以通过改变MERS-CoV的S蛋白构象来促进病毒感染表达FcγRIIa的HEKT细胞。该单克隆抗体特异性与MERS-CoVS蛋白的RBD区域结合，可以阻断病毒通过S蛋白和DPP4受体的结合感染细胞，抗体和RBD区域的结合使S蛋白构象改变，并稳定在类似S蛋白与DPP4受体结合时的构象，将S2亚单位上的蛋白酶切位点暴露出来，促进病毒-细胞间的膜融合；也就是说，该单克隆抗体通过模仿病毒受体的功能介导了ADE效应[6]。类似的情况也发现于SARS-CoV的中和抗体33G4和S[16]（图4）。这些研究提示了在单克隆中和抗体治疗冠状病毒感染的研发过程中需要

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