新型冠狀病毒的演化和新冠病毒疫苗的免疫保護研究進展

李東升，吳忠蘭，張愫，胡東生，崔長法

（1. QIMR伯格霍夫 醫(yī)學研究院，昆士蘭州 布里斯班 4006；2.寧夏自治區(qū)疾病預(yù)防控制中心，寧夏 銀川 750003；3.深圳平樂骨傷科醫(yī)院，廣東 深圳 518010；4. 深圳大學公共衛(wèi)生學院，廣東 深圳 518061；5.上海君拓生物醫(yī)藥科技有限公司，上海 201203）

由嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒-2（SARSCoV-2，簡稱新冠病毒）引起的2019冠狀病毒?。–OVID-19）大流行已進入第3年，在這2年多時間內(nèi)新冠病毒持續(xù)變異，出現(xiàn)多個適應(yīng)性強的變異株，造成多波全球性疫情高峰。新冠病毒疫苗的臨床研究和真實世界應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，新冠病毒疫苗安全有效，對病毒傳播、致病和由此造成的死亡均有顯著的免疫保護作用。然而，接種疫苗產(chǎn)生的免疫保護作用持久性較差，加之不斷出現(xiàn)的、具有更強免疫逃逸和傳播能力的病毒變異株，新冠病毒的突破性感染和重復(fù)感染成為目前控制新冠病毒流行的最大挑戰(zhàn)。為探討新冠病毒的變異特點和進化動態(tài)，以更好地控制新冠病毒流行，本文從新冠病毒的變異進化和疫苗的免疫保護2個方面綜述有關(guān)最新進展，并展望疫情可能的趨勢和防控前景。

1 新冠病毒的基因和S蛋白結(jié)構(gòu)及功能

新冠病毒是冠狀病毒β亞型的一員，基因長度約為30 kb，是目前發(fā)現(xiàn)的最長基因的單鏈RNA病毒。新冠病毒基因包含13 ～ 15個開放閱讀框（open reading frame，ORF），編 碼29個 蛋 白，ORF1a和ORF1b共編碼16個非結(jié)構(gòu)蛋白（non-structural proteins，nsp1 ～ 16），這些非結(jié)構(gòu)蛋白對病毒基因的復(fù)制具有決定性作用。其中3-胰凝乳蛋白酶樣蛋白 酶（3-chymotrypsin-like protease，3Clpro）是 非結(jié)構(gòu)蛋白5（nsp5），RNA復(fù)制酶（RNA dependent RNA polymerase，RdRp）和RNA解 旋 酶（RNA helicases，Hel）分別是非結(jié)構(gòu)蛋白12（nsp12）和非結(jié)構(gòu)蛋白13（nsp13），也是目前小分子抗病毒藥物的主要靶點。病毒基因也表達4個主要的結(jié)構(gòu)蛋白用于組裝病毒顆粒，分別是包膜（envelop，E）蛋白、膜（membrane，M）蛋白、核衣殼（nucleocapsid，N）蛋白和刺突（spike，S）蛋白。冠狀病毒S蛋白以三聚體的形式鑲嵌在病毒顆粒的表面，形成皇冠樣結(jié)構(gòu)。新冠病毒通過S蛋白的受體結(jié)合區(qū)（receptor binding domain，RBD）和宿主細胞表面的血管緊張 素 轉(zhuǎn) 化 酶2（angiotensin-converting enzyme-2，ACE2）受體結(jié)合而進入細胞，是影響病毒感染的動物類型和細胞嗜性的決定因素；S蛋白是新冠病毒基因的高度易變異區(qū)，在病毒的進化中發(fā)揮重要作用[1]。S蛋白刺激機體產(chǎn)生中和抗體，是主要保護性抗原，目前的疫苗和抗體治療均針對S蛋白。

2 新冠病毒的變異

2.1 新冠病毒的基因變異和基因穩(wěn)定性

世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）將新出現(xiàn)的、可能增加全球公共衛(wèi)生風險的變異株歸類為：1）監(jiān)控變異株（variants under monitoring，VUM），即當一個變異株的基因變異被懷疑會有病毒特性的改變，并有跡象顯示可能造成未來的風險，但其表型或流行病學影響的證據(jù)目前尚不清楚，需要加強監(jiān)測和重復(fù)評估，等待新的證據(jù)；2）關(guān)注變異株（variants of interest，VOI），即當一個變異株的基因變異被預(yù)測或已知會對病毒的傳染性、致病性、免疫逃逸、診斷治療造成影響，或造成了重要的多社區(qū)、多個國家的傳播；3）關(guān)切變異株（variants of concern，VOC），即當一個變異株被證明增加了傳染性或致病性，或降低了現(xiàn)有的診斷、治療、預(yù)防措施效果，并對全球疫情具有明顯影響；WHO應(yīng)用希臘字母Alpha、Beta、Gamma等命名這些VOC毒株[2]。

RNA病毒的一個顯著特點就是快速變異，這是由于以RNA為模版的RNA聚合酶（RdRp）缺乏糾錯能力（proofreading activity），但對于不同的RNA病毒，其變異的速度又有很大的不同。作為RNA病毒的極少例外，冠狀病毒聚合酶具有一定的糾錯能力，其編碼的非結(jié)構(gòu)蛋白14（nsp14）具有3'→5'端外切核糖核酸酶（exonuclease，ExoN）活性，可將病毒的突變率（即在病毒復(fù)制過程中，每合成一個核苷酸，出現(xiàn)錯誤的機率）降低到1/15 ～1/20[3]。新冠病毒具有迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大的單鏈RNA基因組，根據(jù)基因?qū)ψ儺惖哪褪荛撝等Q于基因大小的理論（基因越大，突變概率應(yīng)該越小），冠狀病毒聚合酶復(fù)合物的糾錯能力對維持病毒基因的穩(wěn)定性具有重要意義。新冠病毒的穩(wěn)定性在疫情暴發(fā)早期表現(xiàn)十分明顯，早期對來自84個國家的27977個新冠病毒序列分析認為，SARS-CoV-2的遺傳多樣性非常低，幾乎完全是隨機性遺傳漂變（random genetic drift）的產(chǎn)物[4]。

新冠病毒nsp14的ExoN活性在降低突變率的同時，可促進病毒基因的重組（recombination），這是病毒基因變異的另外一種形式，新冠病毒感染患者病毒測序檢測到大量基因插入（insertion）和刪除（deletion），就是病毒重組活躍的體現(xiàn)；同時，增加病毒復(fù)制時的糾錯能力會造成復(fù)制速度降低，一定的變異為病毒適應(yīng)環(huán)境壓力提供了選擇。新冠病毒較好地平衡了變異和穩(wěn)定性，這就是新冠病毒不斷出現(xiàn)適應(yīng)性更強的變異株并造成多個疫情高峰的主要原因。據(jù)估計，新冠病毒的變異速度約為流感病毒的1/7、人類免疫缺陷病毒（HIV）的1/100，較低的突變率為應(yīng)用疫苗控制新冠病毒感染大暴發(fā)提供了可能[4]。

雖然新冠病毒的突變率較低，但隨著新冠病毒的廣泛傳播，基因突變（尤其是易變區(qū)S蛋白突變）的突變率也會累積到較高水平。因此，從2020年下半年開始，新冠病毒的變異達到一個很高水平并出現(xiàn)大量不同的變異株[5]。

病毒基因在病毒復(fù)制的過程中發(fā)生變異，帶有變異基因的病毒被稱作病毒的變異株。大多數(shù)基因突變對病毒的特性幾乎沒有影響。新出現(xiàn)的變異株的命運是由自然選擇決定的，那些在病毒復(fù)制、傳播或逃避免疫方面具有競爭優(yōu)勢的病毒將增加傳播頻率，而那些競爭優(yōu)勢降低的毒株往往會在病毒傳播過程中被剔除。VOC是影響COVID-19疫情走勢的最關(guān)鍵因素。

2.2 S蛋白突變在病毒適應(yīng)性增加上的作用

新冠病毒的變異可以發(fā)生在基因中的任何位置，但無論是在冠狀病毒β亞型之間，或是新冠病毒自身的變異，S蛋白均是一個最易變異的區(qū)域。S蛋白的變異在決定病毒的宿主范圍、細胞嗜性、傳染性、致病性以及疫苗的保護性等各方面均起到?jīng)Q定性作用。變異是病毒進化的主要手段，在大流行的早期階段，隨著病毒在人群中的擴散，病毒的變異方向是逐漸適應(yīng)在人群中感染和傳播，表現(xiàn)為增加和宿主細胞受體的結(jié)合力，增加感染性和傳染性，如在最早出現(xiàn)的S蛋白D614G就具有這些特點。隨著自然感染的激增和大范圍的疫苗應(yīng)用所形成的免疫壓力，免疫逃逸成為S蛋白變異的主要方向[6]。

攜帶D614G進化枝的序列于2020年1月首次在中國和德國獨立檢測到，在2020年3月1日前其在全球公開的序列中占10%，隨后從歐洲逐步擴展到全球，出現(xiàn)在所有被檢測的序列中。在受感染的個體中，D614G表現(xiàn)出較高的上呼吸道病毒載量[7]。實驗室研究結(jié)果也表明，攜帶D614G變異的病毒更穩(wěn)定、傳染性更強，在細胞和動物實驗中顯示更高的病毒滴度[8]；隨著新冠病毒流行的持續(xù)，G614逐漸取代D614，出現(xiàn)在隨后的所有新冠病毒變異株中[9-10]。

N501Y變異于2020年9月在英國首次檢測到，在英國含有N501Y變異的毒株比例從2020年10月的0.1%迅速增至11月底的50%左右。據(jù)估算，N501Y變異使病毒的傳染性增加了75%。N501位于S蛋白的RBD受體結(jié)合區(qū)，是和宿主ACE2受體直接接觸的6個關(guān)鍵氨基酸之一，N501Y變異增加了S蛋白和受體的結(jié)合力。N501Y變異存在于Alpha、Beta和Omicron等VOC變異株中。N501Y變異在新冠病毒感染小鼠適應(yīng)株中也被發(fā)現(xiàn)，該變異使新冠病毒S蛋白能夠識別小鼠的ACE2，并感染小鼠[6]。

另一個出現(xiàn)在RBD區(qū)的關(guān)鍵氨基酸的變異是E484K。E484K變異基本上同時在南非出現(xiàn)的Beta變異株和巴西出現(xiàn)的Gamma變異株中被檢測到，這2個變異株在RBD區(qū)均同時包含了E484K、K417N和N501Y突變，包含了E484K的突變可明顯抑制中和抗體與S蛋白的結(jié)合，導(dǎo)致新冠病毒S蛋白抗體的中和效力下降[11]。雖然RBD區(qū)域的突變對S蛋白與受體結(jié)合及抗體結(jié)合最為敏感，但是S蛋白的其他區(qū)域的突變（如D614G、N679K和P681H等）均會對蛋白整體活性產(chǎn)生影響。

2.3 S蛋白以外的變異對病毒進化的意義

病毒變異是全基因鏈的變異，S蛋白是病毒基因的高變異區(qū)，但病毒的其他結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白也存在一定的變異，這些蛋白在病毒的感染、復(fù)制、與宿主的相互作用、免疫等各個方面發(fā)揮作用，從而對病毒的進化也產(chǎn)生重要影響。研究顯示，RNA聚合酶的突變可能導(dǎo)致病毒復(fù)制效率和抗病毒藥物效率的改變；nsp14的ExoN變異會改變病毒基因的穩(wěn)定性；N蛋白的變異也會影響病毒復(fù)制效率和改變亞基因（subgenomic）RNA的表達[12]。另外，除了病毒編碼區(qū)的錯義突變（non-synonymous mutation）即核苷酸的變化導(dǎo)致了氨基酸的變化，還有大量的同義變異（synonymous mutation）和非編碼區(qū)的變異也會對病毒的傳染性、復(fù)制能力、致病能力和對抗機體免疫能力產(chǎn)生影響。發(fā)生在非編碼區(qū)的變異和同義變異雖無氨基酸的變化，但這些變異可導(dǎo)致RNA序列變化，尤其在5'和3'非編碼區(qū)的變化，可改變RNA二級結(jié)構(gòu)或更高級結(jié)構(gòu)，而這些結(jié)構(gòu)如莖環(huán)結(jié)構(gòu)（stem-loop structure），在病毒的復(fù)制調(diào)控中發(fā)揮重要作用。另外，病毒復(fù)制過程中還會出現(xiàn)大量的缺陷性病毒基因和缺陷性病毒顆粒，雖然缺陷性病毒本身不會造成傳染，但在決定病毒的進化上發(fā)揮重要作用。

2.4 新冠病毒高度關(guān)切變異株的特性

病毒復(fù)制過程中產(chǎn)生的大量變異株經(jīng)過宿主和環(huán)境的多因素選擇，那些具有選擇性優(yōu)勢的毒株存活并傳播，選擇性優(yōu)勢在一個宿主細胞內(nèi)表現(xiàn)為復(fù)制能力更強，在宿主之間表現(xiàn)為傳播和傳染能力更強。

2020年下半年和2021年初新冠病毒的變異達到一個高點，大量的變異株先后出現(xiàn)。2020年9月，在英國發(fā)現(xiàn)了一種包含了多個S蛋白突變的變異株，按照PANGO Lineages的命名原則，定名為B.1.1.7變異株，隨后被WHO列為首個VOC，命名為Alpha變異株，Alpha變異株出現(xiàn)后迅速成為英國的主要流行毒株，它于2021年上半年在歐洲、北美、中東等地區(qū)成為優(yōu)勢毒株，并造成當?shù)氐牡?波疫情，Alpha變異株在2021年7月之后逐漸減弱，并完全消失。據(jù)測算Alpha變異株比原始毒株傳播速度快56%[13]。在2020年底前后，在南非、巴西和印度分別檢測到不同的變異株，并在當?shù)卦斐梢徊ǜ腥疽咔?，因此被WHO列為VOC，分別命名為Beta、Gamma和Delta變異株。2021年11月，一個新的VOC即Omicron首先在南非被發(fā)現(xiàn)，并快速在全球流行。所有的VOC均含有包括RBD在內(nèi)的S蛋白的多種變異和其他區(qū)域的變異，都表現(xiàn)出傳染能力和免疫逃脫能力的增強[14-15]。和原始毒株相比，Alpha、Beta、Gamma和Delta的毒力增強，而Omicron的毒力明顯降低。新冠病毒的進化還會繼續(xù)保持這樣的趨勢，隨著越來越多的人接種疫苗和（或）被感染，形成了一個強大的免疫屏障，新的變種要獲得選擇優(yōu)勢，必須克服這種免疫壓力。病毒的毒力在選擇進化中也會起一定的作用，一般而言，病毒的傳染性增強會伴隨著毒力的減弱。然而，病毒株傳染性的增強，并不一定要以致病能力的減弱為代價，例如和以前的毒株相比，Delta的傳染性增強，同時致病力也增強。另外，新冠病毒在野生動物中的傳播，也會給疫情的防控帶來新的不確定因素。

2.5 COVID-19疫情高峰與關(guān)切變異株

自COVID-19疫情暴發(fā)到現(xiàn)在的2年多，全球疫情有4個明顯的高峰，每次高峰期大約經(jīng)歷3 ～ 4個月。盡管控制措施、每一次疫情暴發(fā)的持續(xù)時間和發(fā)病數(shù)等在每個國家都有不同，但在WHO 6個區(qū)域（非洲區(qū)、歐洲區(qū)、美洲區(qū)、東南亞區(qū)、東地中海區(qū)和西太區(qū)）的每次疫情發(fā)病高峰的發(fā)生時間和持續(xù)時間都非常相似[16]。這表明在現(xiàn)代的交通環(huán)境下，每一個優(yōu)勢變異株的出現(xiàn)都能在全球范圍內(nèi)迅速傳播。另外，在流行高峰之間，新冠病毒感染數(shù)仍維持在相當高的水平，這一方面是由于各個國家對疫情控制措施的不同，造成了感染的錯峰，另外也由于高峰過后，仍有感染在大量易感人群中持續(xù)。除第1波疫情高峰主要由D614G變異引起外，第2 ～ 4波均是由VOC引起，特別是第3波和第4波分別由占絕對優(yōu)勢的Delta和Omicron變異株取代以前的流行株造成[17]。

在COVID-19疫情暴發(fā)早期，由于缺乏有效的應(yīng)對措施和經(jīng)驗，COVID-19的病死率高達6%，在隨后的幾波疫情中，除Omicron外，其余4種VOC毒力均有所增加，但累積病死率不斷降低，這首先反映了管控和治療措施的改善，保持衛(wèi)生資源不被擠兌是降低死亡的重要因素；另外隨著疫苗的大規(guī)模接種和自然感染后免疫的建立，對逐漸降低病死率也起到?jīng)Q定性作用；Omicron變異株的毒力降低，使病死率進一步顯著降低[18]。

3 新冠病毒疫苗的保護效果

接種疫苗的目的是誘導(dǎo)針對病毒的免疫反應(yīng)，從而產(chǎn)生免疫保護。免疫保護分為幾個不同的層次，最理想的效果是預(yù)防感染的發(fā)生，但在不能完全預(yù)防感染的情況下，預(yù)防住院、重癥和死亡，減低感染后的排毒量和傳染性，也將對疫情的控制具有重大意義。

3.1 不同技術(shù)路線制備的新冠病毒疫苗的保護作用

基于隨機、雙盲、安慰劑對照的Ⅲ期臨床試驗，多數(shù)疫苗都表現(xiàn)出了令人鼓舞的結(jié)果，雖然試驗觀察期較短，但由于觀察的樣本量巨大，結(jié)果可信。截至2022年4月8日，共有10個疫苗獲WHO批準緊急應(yīng)用，其中包括2個mRNA疫苗、3個腺病毒載體疫苗、3個全病毒滅活疫苗和2個蛋白亞單位疫苗[19-20]。

針對不同生產(chǎn)平臺的19個新冠病毒疫苗報道結(jié)果的元分析（meta-analysis）發(fā)現(xiàn)，接種疫苗后短期的副反應(yīng)發(fā)生率最低的為滅活疫苗，其次為蛋白亞單位疫苗和載體疫苗，而mRNA疫苗的副反應(yīng)發(fā)生率較高[21]。在所有疫苗中，主要的局部副反應(yīng)為注射部位疼痛，而最常見的全身反應(yīng)是疲勞和頭痛。有報道稱，比較罕見的靜脈血栓形成和血小板減少癥與接種腺病毒載體疫苗存在相關(guān)性；而mRNA疫苗接種也與心肌炎、心包炎的發(fā)生有一定的關(guān)聯(lián)，尤其在年輕人中[22]。另有報道稱，mRNA疫苗接種者中超敏反應(yīng)（hypersensitivity）和淋巴結(jié)?。╨ymphadenopathy）發(fā)生率比對照組有所升高[21]。這些嚴重的疫苗副反應(yīng)發(fā)生概率很低，而且大多數(shù)可以得到有效的治療，相對于疫苗有效的預(yù)防新冠病毒感染的效果，這些副反應(yīng)的影響幾乎可忽略不計[20]。

mRNA疫苗表現(xiàn)出較高的保護效果（94% ～ 95%）[23-24]，載體疫苗次之（70% ～ 90%）[25-26]，而滅活疫苗較弱（50% ～ 80%）[19]。由于不同疫苗研究的環(huán)境、人群、應(yīng)用程序和劑量、觀察時間、流行的病毒亞型及診斷標準等有一定差距，療效數(shù)據(jù)之間的直接比較應(yīng)謹慎解釋。

對32個疫苗效果報道的元分析顯示，兩劑疫苗接種對預(yù)防SARS-CoV-2感染的保護率為85%（范圍：81% ～ 89%），對有癥狀的COVID-19的保護率為97%（97% ～ 98%），對于住院的保護率為93%（89% ～ 96%），對ICU病人的保護率為96%（93% ～ 98%），對感染后死亡的保護率為95%（92% ～ 98%）；在變異株方面，預(yù)防Alpha變異株的有效率為85%（80% ～ 91%），Beta變異株為75%（71% ～ 79%），Gamma變異株為54%（35% ～ 74%），而Delta變異株變體為74%（62% ～ 85%）[27]。在南非的研究顯示，對Omicron變異株感染患者接種二針疫苗后的預(yù)防感染效率為70%（95%CI：62% ～ 76%），對住院的保護率為93%（95%CI：90% ～ 94%）[28]。

綜上所述，新冠病毒疫苗對感染的保護較弱，尤其是對變異株，但在保護因感染造成的住院、重癥和死亡方面效果明顯。

3.2 2針疫苗接種后的中和抗體滴度和保護效果

疫苗接種者血液中的特異性中和抗體滴度與預(yù)防感染、重癥和死亡的效果呈正相關(guān)，在短期內(nèi)可以作為接種者保護能力的指標。mRNA疫苗接種后中和抗體滴度衰減動態(tài)表明，中和抗體滴度在第2針接種后的前3個月迅速下降，此后下降相對緩慢[29]。在卡塔爾，接種疫苗對新冠病毒感染和導(dǎo)致嚴重疾病保護性的動態(tài)變化研究顯示：在第1針接種后的2周內(nèi)，疫苗對發(fā)生感染幾乎沒有產(chǎn)生任何保護效果，在第1針接種后第3周，保護率增加到36.8%（95%CI：33.2% ～ 40.2%）；第2針接種后的第1個月保護率達到峰值77.5%（95%CI：76.4% ～ 78.6%），隨后保護效果逐漸下降，第4個月后下降加速，在第2針接種后的5 ～ 7個月，對發(fā)生感染的保護效果低至約20%；對有癥狀感染的保護高于對無癥狀感染的保護，但同樣隨時間和抗體滴度下降；對于不同變異株的有效性變化模式相似；對于重癥的保護，在第1針接種后的第3周，有效性即增至66.1%（95% CI：56.8% ～ 73.5%），在接種第2針后的第2個月達到高峰96%，隨后緩慢下降，6個月后仍維持在55%以上，概括來說，就是疫苗接種對SARS-CoV-2感染的保護在第2針接種后達到峰值，隨后迅速減弱，但對住院、重癥和死亡的保護在第2針接種后的6個月內(nèi)持續(xù)保持較高水平[30]。

在美國進行的一項回顧性隊列研究發(fā)現(xiàn)，在接種2針mRNA疫苗后第1個月對新冠病毒感染的保護率為88%，5個月后下降至47%，這種保護作用的下降，不管是對原始病毒株，還是不同的變異株，基本上都是以一個相似的速度在下降，接種疫苗后預(yù)防感染保護力的下降是突破性感染的主要原因，新的變異株的出現(xiàn)只是進一步消減了已經(jīng)下降的免疫保護能力[31]。

疫苗的保護作用隨時間的快速下降，對新冠病毒特異性免疫記憶和長壽漿細胞的功能提出了懷疑。最近的研究證據(jù)表明，疫苗誘導(dǎo)的漿母細胞壽命很短，可能不會像自然感染期間觀察到的那樣發(fā)育成長壽漿細胞[32]。對新冠病毒感染后的記憶B細胞研究發(fā)現(xiàn)，針對S蛋白的記憶B細胞可以維持相當長時間，但這種細胞可能已經(jīng)進化而喪失分泌中和抗體的能力，尤其在年長人群中[33]。

3.3 細胞免疫在免疫保護中的作用

盡管隨著抗體滴度的下降，接種疫苗的人群出現(xiàn)突破性感染的風險增加，但與未接種疫苗的人相比，免疫保護的各項能力依然存在，這包括接種疫苗的人被感染的風險降低，突破性感染后的傳染性較低，疾病的嚴重程度和住院率降低，而且患者恢復(fù)得更快[31]。尤其是在疫苗接種健康人群中，即使發(fā)生突破性感染，出現(xiàn)嚴重疾病和死亡的可能性也非常低，這很大程度可能是細胞免疫的作用[34]。

研究發(fā)現(xiàn)，接種了mRNA疫苗者的T細胞不但可以有效識別新冠病毒變異株，而且可以識別新冠病毒同一亞型（β冠狀病毒）的其他成員如HCoV-NL63 S蛋白，說明T細胞識別的S蛋白表位（epitopes）涵蓋的范圍廣，包括了變異較少的保守區(qū)域[35]。盡管Omicron變異株包含了大量在S蛋白上的變異，從而呈現(xiàn)出對中和抗體的嚴重逃逸，但疫苗接種者對Omicron的CD4和CD8介導(dǎo)的細胞免疫保護率仍維持在70% ～ 80%，這一水平與Beta和Delta變異株相似[36]。接種2針疫苗后1個月，對感染、重癥的保護效率達到高峰，隨后開始呈下降趨勢，對感染保護的下降明顯快于對重癥保護的下降[29]?？ㄋ柕膰医y(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2針接種后1個月，對預(yù)防感染的保護率到達峰值77.5%，對發(fā)生重癥的保護率為96%；而7個月后，對預(yù)防感染的效率降至22.3%，對發(fā)生重癥的保護率維持在55.6%[30,37]。

3.4 第3針加強針的必要性

隨著免疫保護效果的減弱和新的變異株不斷出現(xiàn)，突破性感染發(fā)生率不斷增加，大量的突破性感染不但造成住院病人尤其是重癥患者的增加，也產(chǎn)生了大量新的傳染源，為病毒的快速擴散和持續(xù)變異創(chuàng)造了機會，因此，各國開始實施第3針的加強接種。

第3針加強接種不管是同源疫苗，或異源疫苗，都是安全有效的。第3針新冠病毒加強疫苗接種者的抗體滴度和細胞免疫都會達到新的高度[38]。有報道認為，異源疫苗加強針顯示出比同源疫苗更好的效果[38]，尤其是B細胞免疫可擴展中和抗體對變異株的中和作用[39]。最近的一項動物實驗發(fā)現(xiàn)，接種2劑Moderna mRNA疫苗后，分別用Moderna mRNA疫苗和基于Omicron S蛋白的mRNA疫苗進行加強免疫，并沒有顯示特異性的Omicron S蛋白 mRNA疫苗加強可以誘導(dǎo)產(chǎn)生更好的針對Omicron毒株的保護效果[40]。如果這樣的結(jié)果能夠在人體中證實，可能提示Omicron變異株的S蛋白的免疫原性比較低，這種變異株的免疫逃逸將會是一個具有挑戰(zhàn)且棘手的問題。

真實世界的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在2針接種5個月后，和不進行加強注射的對照組相比，一劑加強免疫可以使感染后的住院率和死亡率明顯降低，而且在大于10周的觀察期內(nèi)，抗體滴度僅有少量的下降[41]，說明加強注射誘導(dǎo)的免疫可能維持較長的時間。美國在25個司法管轄區(qū)對2021年4—12月的新冠病毒感染和死亡統(tǒng)計分析顯示，和沒有接種過疫苗的人群相比，完成2針疫苗接種可將新冠病毒感染發(fā)病率降低至1/4，死亡率降低至1/13；進行了第3針加強接種使新冠病毒的感染率降低至1/25，死亡率減低至1/53[37]。雖然接種疫苗者對Omicron的突破性感染有明顯的增加趨勢，但對死亡的保護仍十分顯著。

3.5 特殊人群的免疫保護效果和免疫策略

高年齡人群和免疫能力低下人群（如器官移植、癌癥病人等）接種2針疫苗后，其免疫應(yīng)答和健康人群相比明顯較低[42]，接種后中和抗體水平和健康人群相比下降得更快[29]，特異性長壽B記憶細胞功能喪失也更快[33]，從而造成突破性感染和重癥的概率明顯提高，及時的加強免疫顯得更加重要。以色列基于50歲或以上衛(wèi)生服務(wù)人員在接種2劑輝瑞mRNA疫苗后至少5個月，與進行第3針加強接種者的新冠病毒感染者死亡率進行比較：在65歲及以上人群中，2針接種后5個月進行第3針加強免疫者比不進行加強免疫者，因COVID-19導(dǎo)致的死亡率降低90%[43]。美國的真實世界數(shù)據(jù)也證實，和2針接種者相比，第3劑加強針對感染和死亡保護提高最明顯的是高年齡組人群[37]?？梢?，高年齡人群和免疫能力低下人群應(yīng)該是疫苗加強免疫的重點。

4 自然感染的免疫保護作用

感染新冠病毒后，大多數(shù)個體可以檢測到特異的體液免疫和細胞免疫。大約90%的SARS-CoV-2 感染者可以檢測到主要針對S蛋白和N蛋白的抗體，針對S蛋白RBD的抗體表現(xiàn)出中和能力。在新冠病毒感染患者中檢測到的中和免疫球蛋白包括IgA、IgM和IgG[44]。IgA抗體主要在呼吸道黏膜，對阻斷感染至關(guān)重要，但和IgM抗體一樣，消失較快。IgG是主要的中和抗體，其中和抗體滴度與對SARS-CoV-2感染的保護高度相關(guān)[45]。這些結(jié)果均證明了感染后的免疫和接種疫苗后的免疫具有相似性。

自然感染后產(chǎn)生的特異性抗體水平隨時間具有明顯下降趨勢，對感染SARS-CoV-2后1.3個月和6.2個月人血清的檢測表明，針對刺突蛋白RBD的IgM和IgG抗體在血液中的中和活性降低到高峰時的20%；然而，感染后生成的特異性記憶B細胞和T細胞以及長壽骨髓漿細胞在感染后5 ～ 8個月并沒有明顯降低[46]。在美國一項針對健康成年人感染新冠病毒后的研究發(fā)現(xiàn)，直到感染后20個月，抗RBD抗體水平?jīng)]有隨時間的推移而降低，表明在健康成人中自然感染后的免疫持續(xù)了更長時間[47]。最新的研究發(fā)現(xiàn)，感染過新冠病毒的人，其抗體對于Omicron變異株的中和作用明顯不如接種過疫苗的人；但感染過新冠病毒的人再次進行1針疫苗接種，可以產(chǎn)生比3針疫苗接種更高的中和抗體，尤其是對Omicron變異株，提示感染和疫苗的混合免疫（hybrid immunity）可以使免疫效果更好[48]。

基于卡塔爾的數(shù)據(jù)表明，感染后產(chǎn)生的免疫對Alpha、Beta和Delta變異株的保護率約為90%，對Omicron變異株的保護率為56%，而且大部分的重復(fù)感染（reinfection）發(fā)生在上一次感染的1年之后，提示自然感染后產(chǎn)生的免疫維持的時間比疫苗接種后更久[49]。在英國，有超過65萬人經(jīng)歷過2次感染，大多數(shù)重復(fù)感染是由Omicron變異株引起，在Omicron出現(xiàn)前，重復(fù)感染占新感染總數(shù)的1%，而目前的Omicron波流行期間，重復(fù)感染占感染總數(shù)的10%[50]。

綜上所述，自然感染后產(chǎn)生的免疫，與感染后疾病的嚴重程度、免疫系統(tǒng)損害情況等有關(guān)，個體差異較大；但感染后恢復(fù)的個體再進行疫苗接種會產(chǎn)生更好的免疫反應(yīng)。因此，和疫苗接種者一樣，自然感染產(chǎn)生免疫保護者也需要及時地加強疫苗接種，才能更有效預(yù)防新的變異株感染。

5 結(jié)語與展望

和原始毒株相比，Omicron變異株被證明更易在上呼吸道復(fù)制，而在下呼吸道復(fù)制的效率進一步降低，感染后更少出現(xiàn)重癥病例；全球新冠病毒感染導(dǎo)致的相關(guān)死亡一直保持下降趨勢，這主要因為疫苗接種和自然感染后的免疫對預(yù)防重癥和死亡非常有效，以及治療手段的不斷完善。

疫苗應(yīng)用的數(shù)據(jù)表明，第3針加強免疫后，抗體水平達到較高水平，Omicron的突破性感染率低于2針免疫者，但隨時間延長，突破感染率仍有明顯上升；第3劑疫苗接種可能已經(jīng)達到了免疫力的上限（ceiling of immunity）；更多的加強接種，可能對高齡人群和免疫低下人群有實際意義。有待開發(fā)能誘導(dǎo)產(chǎn)生更廣泛、更強和更長久免疫的新疫苗，同時應(yīng)考慮應(yīng)用不同類型疫苗進行序貫免疫加強以產(chǎn)生更好的免疫效果[47]。

很多國家的居民通過疫苗接種或自然感染，都已經(jīng)形成比較高的免疫屏障；新冠病毒感染后的重癥和死亡發(fā)生率逐漸降低。防控策略和措施也應(yīng)該適應(yīng)這種快速變化，才能達到綜合與平衡的社會、經(jīng)濟及健康效益。在不久的將來，隨著人群免疫屏障的逐步升高，新冠病毒會逐漸喪失競爭優(yōu)勢和（或）致病能力而結(jié)束這次大流行。