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《自然》:免疫系统也会进化,以应对新冠病毒变异

复制近段时间,英国、南非、巴西等国家出现的新冠病毒突变体引起全球科研工作者的重视,D614G、N501Y、E484K、P681H等突变位点也是广为人知。这些突变使病毒的传播感染能力增强,甚至有些突变能够逃过免疫系统的识别。病原体变异广泛存在于自然界中,免疫系统是否真的对这类生物学现象束手无策呢?

复制最近《自然》以“加速预览”形式发表的一项研究显示,这套应对机制对新冠病毒仍然在发挥作用。让人体在受到新冠病毒感染之后,不断优化对病毒的抗体免疫反应,生成更多样、更强力的中和抗体。它们不但能够更有效地中和新冠病毒,而且对新出现的新冠病毒突变株也能够产生保护作用。

复制研究人员对87名受到新冠病毒感染的患者的长期抗体免疫能力进行了研究。他们在这些患者受到感染后1.3个月和6.2个月时获取样本,检测了血浆中的中和抗体水平,并且对记忆B细胞(memory B cells)特征进行了分析。与此前的一些研究相似,研究人员发现,在感染后6.2月获得样本中,针对新冠病毒的中和抗体滴度与1.3个月时相比下降了5倍。然而,当研究人员分析记忆B细胞的特征时,发现它们出现了一系列可喜的变化。

复制浆细胞是循环抗体的来源,记忆B细胞是产生免疫记忆的关键。研究人员对记忆B细胞群分析发现,在感染6.2个月后,记忆B细胞群中表达特异性靶向RBD-IgG抗体的记忆B细胞比例显著增加,并且记忆B细胞中体细胞超突变显著提高,这表明个体在受到新冠病毒感染后1.3到6.2个月时间内,免疫系统在不断优化靶向新冠病毒的抗体反应。

复制体细胞超突变是免疫系统优化的重要表现,通过在抗体重链和轻链可变区基因中发生突变,使中和抗体特异性及结合能力变强。研究人员在分析1.3个月与6.2个月单克隆抗体种类中发现,6.2个月时单克隆抗体对新冠病毒中和能力显著增强。EC50数值是评估中和抗体结合能力的指标,数值越小,说明中和能力越强。对于特定新冠病毒基因突变,1.3个月获得的有些单克隆抗体虽然无效(例如IC50>10000或者很高),但是在6.2个月时进一步演化的抗体产生中和效力,IC50数值显著下降。

复制抗体的不断进化需要B细胞产生体细胞超突变,以及在称为“生发中心”(germinal center)的淋巴组织中对B细胞的不断筛选。在受到新冠病毒感染之后,新冠病毒抗原能够以免疫复合体的形式在滤泡树突状细胞表面存在很长时间,从而达到进一步筛选B细胞的作用。

复制另外一种可能是虽然患者的症状消失,但是在体内仍然存留着一些残余的病毒蛋白。这些残余的病毒蛋白虽然水平很低,但是也可以作为抗原,进一步“训练”B细胞。这类免疫反应可能让人体能够在病毒再次入侵的时候产生迅速而且有效的免疫反应,从而提供长久的保护能力。

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