如何看待新型冠狀病毒肺炎的潛在抗體依賴性增強(qiáng)效應(yīng)與疫苗

何 勇

(陸軍特色醫(yī)學(xué)中心呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，重慶 400042)

2021年5月24日，著名的《Cell》期刊發(fā)表了一篇來(lái)自日本大阪大學(xué)的論文[1]，論文提到新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)患者體內(nèi)的某些非中和抗體可使病毒感染細(xì)胞的能力增強(qiáng)，即可以導(dǎo)致抗體依賴性增強(qiáng)(antibody-dependent enhancement，ADE)效應(yīng)。ADE究竟意味著什么？這篇論文真的證實(shí)了新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)存在ADE效應(yīng)嗎？是否需要擔(dān)心ADE，還能放心接種新冠疫苗嗎？目前，我國(guó)正處于SARS-CoV-2疫苗接種擴(kuò)面的關(guān)鍵時(shí)期，疫苗的接種事關(guān)群體免疫的建立。此次大阪大學(xué)的研究結(jié)論一定程度上引發(fā)了公眾對(duì)于SARS-CoV-2疫苗接種的疑慮和擔(dān)心，為此，我們有必要就該文進(jìn)行客觀、專業(yè)的分析，以幫助大家更好地理解ADE效應(yīng)與SARS-CoV-2之間的關(guān)系。

ADE是指病毒在感染宿主細(xì)胞時(shí)，其產(chǎn)生的相關(guān)抗體增強(qiáng)其感染能力的現(xiàn)象。換言之，經(jīng)自然感染或疫苗接種后，再次接觸相關(guān)病毒時(shí)，體內(nèi)產(chǎn)生的抗體可能會(huì)增強(qiáng)病毒的感染能力，最終導(dǎo)致病情加重。SARS-CoV-2是否存在ADE效應(yīng)一直受各界學(xué)者關(guān)注[2-5]。作者團(tuán)隊(duì)曾在《重慶醫(yī)學(xué)》發(fā)表題為“新型冠狀病毒肺炎的潛在抗體依賴性增強(qiáng)效應(yīng)”[6]的論文，詳細(xì)梳理、分析了ADE效應(yīng)的概念、影響和會(huì)誘發(fā)ADE的病毒種類，并指出SARS-CoV-2可能存在潛在的ADE效應(yīng)。但這都只限于理論推測(cè)，一直沒(méi)有得到證實(shí)。此次大阪大學(xué)的研究人員通過(guò)分析來(lái)自COVID-19患者的抗體，首次發(fā)現(xiàn)在感染SARS-CoV-2后既會(huì)產(chǎn)生抵御感染的中和抗體，也會(huì)產(chǎn)生增強(qiáng)感染的抗體(infection-enhancing antibodies)，即感染增強(qiáng)性抗體。該研究通過(guò)篩選COVID-19患者體內(nèi)存在的抗S蛋白各區(qū)域的多種單克隆抗體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗S蛋白N末端的抗體能明顯增加S蛋白與血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)的結(jié)合力，競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)和抗體結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)定位均驗(yàn)證了這一結(jié)果，并且這種增加的結(jié)合力可以直接導(dǎo)致病毒的感染性增加，這就意味著可能出現(xiàn)ADE效應(yīng)[1]。從專業(yè)角度來(lái)看，本文的確發(fā)現(xiàn)了SARS-CoV-2的ADE現(xiàn)象。

但是，該研究發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2的ADE效應(yīng)是由S蛋白N端結(jié)構(gòu)域(N-terminal domain，NTD)表位抗體引起的，這與常規(guī)的Fc介導(dǎo)的ADE效應(yīng)有明顯的不同。通常情況下，人體感染病毒之后，不僅產(chǎn)生中和抗體，也會(huì)產(chǎn)生海量的多種多樣的抗體，這里面就包括非中和抗體。當(dāng)個(gè)體之前遭遇的感染或疫苗接種所產(chǎn)生的非中和性抗體在其下一次再度接觸病原體時(shí)不僅不能殺傷病毒，反而成為“帶路黨”，使門(mén)戶敞開(kāi)，允許病毒通過(guò)抗體受體進(jìn)入到通常情況下不可能進(jìn)入的細(xì)胞(通常是免疫細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞)中肆意復(fù)制。這樣造成的后果，就是感染程度反而比一般情況下更嚴(yán)重，并可能導(dǎo)致更為過(guò)度的免疫反應(yīng)。當(dāng)然，即使是中和抗體，如水平過(guò)低而無(wú)法提供充分的免疫之時(shí)也可能發(fā)生ADE。對(duì)抗病毒的IgG抗體是通過(guò)Fc段與效應(yīng)分子或者細(xì)胞相互作用的，F(xiàn)c段的受體FcR在很多組織細(xì)胞和免疫細(xì)胞表面有表達(dá)。FcR幫助抗體和病毒組成的復(fù)合體更高效地進(jìn)入靶細(xì)胞，甚至FcR能幫助某些病毒進(jìn)入不表達(dá)病毒結(jié)合受體的細(xì)胞從而導(dǎo)致ADE。這是常規(guī)的Fc介導(dǎo)的ADE。登革熱病毒、呼吸道合胞病毒(RSV)、黃熱病毒都是通過(guò)這種機(jī)制介導(dǎo)ADE的產(chǎn)生[7-8]。此次大阪大學(xué)通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了增強(qiáng)SARS-CoV-2入侵能力的抗體，這種抗體則是通過(guò)改變病毒刺突蛋白的結(jié)構(gòu)，與其NTD結(jié)合，這個(gè)結(jié)合將受體結(jié)合域 (RBD)的構(gòu)象改變成開(kāi)放型，從而增加了RBD與ACE2受體的結(jié)合，使其更容易和細(xì)胞表面的ACE2受體結(jié)合。也就是說(shuō)，造成SARS-CoV-2感染力增強(qiáng)的抗體，不是來(lái)自通常認(rèn)為的抗SARS-CoV-2的非中和性抗原，而是直接抗中和性的S蛋白的抗體，這與經(jīng)典ADE不同，這種抗體并沒(méi)有利用自身片段協(xié)助病毒入侵，只是間接發(fā)揮了作用。這種ADE非常特別，不是通常所說(shuō)的通過(guò)Fc受體或補(bǔ)體受體介導(dǎo)的ADE，以前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)這種現(xiàn)象導(dǎo)致的ADE。這也是該文能發(fā)表在《Cell》的一個(gè)重要原因。可以說(shuō)該研究通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證實(shí)了SARS-CoV-2存在ADE的可能性，但不是說(shuō)在臨床上真的發(fā)現(xiàn)了SARS-CoV-2的ADE。即便如此，仍然引起了大家對(duì)ADE現(xiàn)象的極大討論和關(guān)注。因?yàn)槿绻鸄DE確實(shí)存在，經(jīng)自然感染或接種疫苗后，如再次接觸相關(guān)病毒，體內(nèi)產(chǎn)生的抗體可能會(huì)增強(qiáng)其感染能力，最終導(dǎo)致病情加重。這必然會(huì)導(dǎo)致大眾對(duì)疫苗接種的疑慮和擔(dān)心：疫苗接種后，如果遭遇SARS-CoV-2，會(huì)不會(huì)比不接種更容易感染？更容易出現(xiàn)重癥？

決定抗體是否會(huì)引起ADE的因素主要包括：抗體的特異性、滴度、親和力及抗體的亞型[9]。針對(duì)一個(gè)具體的病原體而言的，不管是自然感染還是疫苗接種，人體的免疫反應(yīng)都是多方面和多方位的，機(jī)體經(jīng)抗原免疫后，會(huì)出現(xiàn)針對(duì)多個(gè)表位的多克隆抗體反應(yīng)，出現(xiàn)可以消滅病毒的中和性抗體和另一些非中和性抗體。即便單個(gè)抗體具有ADE效應(yīng)，也難以決定血清的中和性。這些抗體并不是必然會(huì)導(dǎo)致ADE。大阪大學(xué)的研究是篩選COVID-19患者體內(nèi)存在的抗S蛋白各區(qū)域的多種單克隆抗體后得到的體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種特殊的抗體在體內(nèi)雖然存在，但在眾多的抗體集合中其滴度或親和力是否足以發(fā)揮作用、足以導(dǎo)致SARS-CoV-2致病性增強(qiáng)，這是非常關(guān)鍵的。致病性增強(qiáng)，不是在實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)皿或試管里看到變化就完全證實(shí)了，而應(yīng)該是如果發(fā)生二次感染，二次感染時(shí)的個(gè)體病情會(huì)加重；如果是接種疫苗導(dǎo)致ADE，那么證據(jù)會(huì)是接種疫苗的人反而出現(xiàn)了更多重癥感染。因此，SARS-CoV-2的確能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生有ADE潛能的抗體，但該抗體是否致病，尤其是在人體中是否能發(fā)揮足夠的作用導(dǎo)致ADE仍是不確定的。如果該抗體更容易導(dǎo)致ADE，二次感染中重癥的比例會(huì)大幅度增加，甚至二次感染本身就會(huì)更多見(jiàn)。但現(xiàn)實(shí)是，SARS-CoV-2二次感染雖然有發(fā)生，但并不屬于常見(jiàn)情況，也未發(fā)現(xiàn)二次感染后重癥增加的風(fēng)險(xiǎn)。這說(shuō)明該抗體誘發(fā)ADE的概率是非常低的。在現(xiàn)實(shí)世界中沒(méi)有見(jiàn)到COVID-19加重的趨勢(shì)，特別是在廣泛接種了疫苗的國(guó)家。依據(jù)以色列、丹麥和英國(guó)群體免疫效果判斷，SARS-CoV-2感染人數(shù)持續(xù)下降，這說(shuō)明人群沒(méi)有因?yàn)榻臃N疫苗發(fā)生明顯的ADE。事實(shí)上康復(fù)期血漿治療雖然療效有限，但也并沒(méi)有加重接受治療的患者的病情，同樣證明目前未發(fā)現(xiàn)SARS-CoV-2產(chǎn)生ADE的臨床證據(jù)。

ADE是影響疫苗開(kāi)發(fā)的非常重要的因素。20世紀(jì)60年代美國(guó)研發(fā)的麻疹、RSV的滅活疫苗都發(fā)生了ADE，隨后疫苗項(xiàng)目均被終結(jié)；2016年，菲律賓開(kāi)發(fā)了一種能夠預(yù)防所有4種血清型的登革熱疫苗，當(dāng)一些孩子在接種疫苗后又接觸到野生型登革熱之后，有14例因嚴(yán)重的癥狀而死亡[10]。通常登革熱首次感染時(shí)癥狀是相當(dāng)輕的，換言之如果不接種疫苗，即使感染也很可能不會(huì)導(dǎo)致如此嚴(yán)重的病情。目前，在SARS-CoV-2疫苗的研發(fā)中，科學(xué)家精心設(shè)計(jì)疫苗瞄準(zhǔn)了最不可能導(dǎo)致ADE的SARS-CoV-2蛋白的S2亞基，并使用動(dòng)物研究來(lái)發(fā)現(xiàn)可能的ADE，同時(shí)還在SARS-CoV-2疫苗獲得緊急使用授權(quán)之后的真實(shí)世界臨床應(yīng)用中尋找跡象。值得慶幸的是，到目前為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)ADE。相反，疫苗接種之后的效果一再證實(shí)重癥與住院患者減少、死亡率降低。即使目前已經(jīng)上市的所有SARS-CoV-2疫苗都是針對(duì)SARS-CoV-2原始株開(kāi)發(fā)的，隨著更多變異株的出現(xiàn)，到目前為止，ADE并沒(méi)有在任何一款已上市SARS-CoV-2疫苗中出現(xiàn)?；贏DE原理有理由擔(dān)憂當(dāng)出現(xiàn)足夠不同的變異株可能導(dǎo)致ADE，但目前看來(lái)，雖然一些變異株降低了疫苗對(duì)于輕度到中度感染的保護(hù)效果，但也未曾因?yàn)樽儺愔甑某霈F(xiàn)而出現(xiàn)ADE。所以，目前可以繼續(xù)在臨床應(yīng)用中觀察接種人群SARS-CoV-2感染率和嚴(yán)重程度，但不必談“ADE”色變而中斷疫苗的接種。

當(dāng)然，在SARS-CoV-2疫苗的研發(fā)過(guò)程中，仍然要關(guān)注ADE的潛在可能。減少ADE風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵在于提高抗體的質(zhì)量，主要包括抗原表位與佐劑的選擇[11-12]?？乖砦坏倪x擇尤其重要，盡量選擇優(yōu)勢(shì)抗原表位誘導(dǎo)出高滴度、高特異性的抗體，盡量避免該研究所發(fā)現(xiàn)的能抗S蛋白N末端的抗體的產(chǎn)生。從ADE的發(fā)生機(jī)制入手，也能為疫苗研發(fā)“避雷”。既然大部分ADE效應(yīng)是由細(xì)胞表面Fc受體介導(dǎo)發(fā)生的，那么封阻細(xì)胞表面的特定Fc受體，則可以防止病毒-抗體復(fù)合物與Fc受體結(jié)合，進(jìn)而阻止ADE效應(yīng)[13]。因此，在開(kāi)發(fā)疫苗時(shí)，不但要保證誘導(dǎo)出高質(zhì)量的中和抗體，最重要的是還要盡量選擇可以誘導(dǎo)強(qiáng)細(xì)胞免疫的疫苗。實(shí)際上，機(jī)體清除病毒也依賴于細(xì)胞免疫，因?yàn)橹泻涂贵w只能對(duì)細(xì)胞外的病毒起作用，對(duì)于進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的病毒無(wú)能為力。病毒在細(xì)胞內(nèi)會(huì)將其蛋白信息表達(dá)在感染的細(xì)胞表面，而殺傷性T淋巴細(xì)胞能夠識(shí)別這些信息，從而發(fā)動(dòng)攻擊，將病毒與其感染的細(xì)胞共同殺滅。那些能夠誘導(dǎo)足量有效的中和抗體且不額外誘導(dǎo)其他各種非中和抗體的疫苗是最不可能誘發(fā)ADE的，因此，mRNA疫苗比傳統(tǒng)疫苗如滅活疫苗更不容易誘發(fā)ADE。除了疫苗以外，開(kāi)發(fā)單克隆抗體、制備抗體藥物也是一種不錯(cuò)的選擇[14-15]。單克隆抗體易于通過(guò)基因工程學(xué)編輯，如僅使用抗體的Fab段、或使用工程學(xué)對(duì)抗體的Fc段進(jìn)行改造(如引入突變)，都可以顯著提高安全性。南開(kāi)大學(xué)與上海交通大學(xué)附屬新華醫(yī)院、中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所及高誠(chéng)生物醫(yī)藥(杭州)有限公司等單位合作，成功從康復(fù)COVID-19患者體內(nèi)分離到能夠高效抑制病毒入侵的中和抗體P4A1、P20A2和P20A3，通過(guò)X射線晶體學(xué)提供的高分辨率結(jié)構(gòu)信息，清晰闡釋了中和抗體P4A1的藥理機(jī)制。該抗體在恒河猴COVID-19疾病模型中展現(xiàn)出良好的治療效果[16]。

對(duì)于ADE，既不要談虎色變，也不要掉以輕心。ADE對(duì)SARS-CoV-2來(lái)講，目前并不能以有或無(wú)來(lái)判斷，或許其是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。當(dāng)病毒變異慢慢積累，直到積累到某個(gè)階段能逃過(guò)免疫監(jiān)視那就有可能出現(xiàn)ADE。所以，在病毒發(fā)生本質(zhì)的變異前實(shí)現(xiàn)群體免疫，與病毒變異賽跑，還是需要通過(guò)快速的疫苗接種來(lái)完成。最終應(yīng)該是有效的疫苗而不是被動(dòng)的隔離將帶人們走出悲慘的疫情世界！對(duì)于普通民眾，大家要做和能做的依舊是戴口罩、不聚集，勤洗手，堅(jiān)持到最后的勝利！