有证据表明,南非发现的新冠病毒变异株或能减弱人体免疫力,引发了对疫苗有效性的担忧。

来源:Nature自然科研

原文作者:Ewen Callaway

越来越多的证据显示,一些新冠病毒变异株或能逃逸疫苗和既往感染诱发的免疫应答。研究人员正在全力解读本周发表的排山倒海的实验室研究,这些研究引发了人们对部分新出现变异株和突变的担忧。

南非的一个新冠病毒流动检测站。南非在2020年末发现了501Y.V2变异株。来源:Guillem Sartorio/Bloomberg/Getty南非的一个新冠病毒流动检测站。南非在2020年末发现了501Y.V2变异株。来源:Guillem Sartorio/Bloomberg/Getty

“我在过去48小时里看到的一些数据真的吓到我了。”伦敦帝国理工学院免疫学家Daniel Altmann说。Altmann担心其中一些结果可能意味着新冠疫苗的效力会下降。

不过,Altmann和其他科学家也指出,现在的情况还不太清晰。这些研究分析了少数COVID-19康复者和疫苗接种者的血液,研究只检测了他们的抗体在实验中“中和”变异株的能力,并不能知晓他们体内其他免疫应答的整体影响。

这些数据也无法说明抗体活性的改变是否会影响疫苗的实际效果或是再感染的可能性。“这些改变会很重要吗?我真的不知道。”共同领导其中一项研究的纽约洛克菲勒大学疫苗学家Paul Bieniasz说。

  快速传播的谱系

大部分担忧集中在南非2020年末发现的变异株501Y.V2上。南非夸祖鲁·纳塔尔大学生物信息学家Tulio de Oliveira领导的一个团队,发现该变异株与东开普敦省快速蔓延的疫情有关,该变异株现已传遍整个南非,并扩散到了其他国家[1]。已知新冠病毒的刺突蛋白能帮助病毒识别和感染宿主细胞,是免疫系统的主要目标。这个谱系在刺突蛋白上有多个突变,一些突变与抗体的抗病毒活性减弱有关[2,3]。

东开普敦省在南非的首轮疫情中受到重击,研究人员想知道:变异株501Y.V2逃逸免疫应答的能力是不是它能快速传播的部分原因?

为了寻找答案,de Oliveira、非洲健康研究所病毒学家Alex Sigal,以及其他同事从感染了501Y.V2变异株的患者体内分离出了这种病毒[4]。他们还从6名曾感染其他新冠毒株的康复者体内采集了血清(含有抗体的部分血液),并用这些血清测试了变异病毒的样本。这些康复期血清一般都含有“中和”抗体(能阻断病毒的抗体),可以预防感染。但研究人员发现,这些康复期血清中和501Y.V2的能力比中和之前其他新冠流行株的能力要弱很多。其中一些人的血清对501Y.V2的作用比其余人的血清稍强一点,但从整体来看,中和能力显著下降,de Oliveira说。“这非常令人担忧。”

在另一项研究中[5],南非国家传染病研究所和金山大学病毒学家Penny Moore领导的一个团队,对501Y.V2中发现的不同刺突蛋白突变进行排列组合,看看康复期血清对它们的作用如何。他们使用了“假病毒”,一种利用新冠病毒刺突蛋白感染细胞的改造过的艾滋病病毒(HIV)。

他们的实验表明,501Y.V2含有的突变能减弱中和抗体的作用——这些中和抗体能识别刺突蛋白的两个关键区域:受体结合结构域和N端结构域。实验一共采集了44人的康复期血清,团队发现,拥有501Y.V2中全部突变的假病毒能完全抵抗其中21人的康复期血清,也能部分抵抗大部分人的康复期血清。

de Oliveira说,南非已发现多例涉及501Y.V2的再感染病例。一种可能性越来越大:这个变异病毒之所以能在之前疫情较重的地区传播,部分原因可能是它能逃逸人体对之前毒株的免疫应答。

Bieniasz说:“这已经成了放在我们眼前的事实。”他还提到巴西和英国发现的变异株携带了一些相同的刺突突变。

  免疫力受影响

很快,这两支南非团队将用新冠疫苗临床试验受试者的血清对501Y.V2变异株进行测试。全球的实验室也在开展类似研究。Bieniasz共同领导的一个团队发现,501Y.V2中的受体结合结构域突变只会让辉瑞或Moderna的mRNA疫苗接种者的抗体效力稍微下降[6]。“这让人松了一口气”,Moore说,但我们还要测试501Y.V2其他突变的影响。

这些突变是否会疫苗的实际有效性仍不确定,瑞士伯尔尼大学RNA病毒学家Volker Thiel说。大部分新冠疫苗都让我们的机体暴露在刺突蛋白中,一般能够诱导较高的抗体水平,这些抗体会攻击这个分子的不同部位,所以有些抗体或许能阻断变异病毒。至于其他的免疫应答,比如T细胞,可能不会受到501Y.V2的影响。“虽然这些疫苗只靶向刺突蛋白基因,但它们还是能调动不同形式的免疫反应,足以对付这些新的变异株,”Thiel说,“但这需要做实验研究。”

持续进行的效力试验和全国性疫苗接种数据应能揭示这些变异病毒的具体影响。南非目前仍有多个疫苗的临床试验正在开展中,研究人员将密切关注疫苗对501Y.V2相关感染的预防能力是否会下降。

在真实世界中,对501Y.V2这类变异株的抗体反应减弱可能不是什么大问题,荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯医学中心的病毒学家Marion Koopmans说。“你在实验室检测中会看到一些变化,但它对个人来说没什么影响,因为个人体内依然有足够的抗体来中和感染。”至于再感染是因为初次感染诱导的免疫应答减弱了,还是病毒的某个突变引起的——要区分这两者并不容易,她补充道。 

  最新数据

对于英国发现的快速传播变异株B.1.1.7在类似研究中有何表现,目前的线索也越来越多了。德国生物技术公司BioNtech的研究人员在假病毒实验中发现,B.1.1.7的刺突蛋白突变对16名辉瑞疫苗接种者的血清没什么作用[7]。此外,英国剑桥大学病毒学家Ravindra Gupta领导的团队发现,在接种了辉瑞疫苗第一剂(共需接种两剂)的15人中,有10人的血清效力出现了轻微下降[8]。目前来说,这些变化暂时还不会改变该疫苗的有效性,Gupta说,但随着抗体水平逐渐下降可能会有影响。

本周的这些研究结果对于抗疫行动意味着什么还不完全清晰。现在的当务之急是确定501Y.V2中的突变是否是造成再感染的原因。如果确实如此,de Oliveira说,“群体免疫的希望可能要破灭了,至少靠自然感染实现群体免疫是不可能了。”

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