滅活疫苗對Omicron感染者免疫反應的影響

　　截至2023年9月21日，全球新冠病毒SARS-CoV-2大流行已導致200多個國家和地區超過7.7億例確診病例及超過695萬死亡病例，嚴重威脅了人類健康和公共衛生安全， 小范圍的流行伴隨新冠病毒進化和變異仍在不斷發生。

　　一般認為，疫苗接種通過預先為宿主建立特異性抗病毒免疫記憶，從而起到預防病毒感染和病毒傳播的作用。然而，新冠病毒（SARS-CoV-2） mRNA疫苗或/和滅活疫苗的免疫保護作用和免疫學機制尚未不明確。以往的研究關注新冠病毒mRNA疫苗或滅活病毒疫苗引發的針對Omicron變異株的特異性體液免疫和細胞免疫記憶的建立，滅活疫苗接種發揮的抗病毒作用是否涉及誘導“天然免疫記憶”，迄今為止尚不明確。

　　上海交通大學瑞金醫院瞿介明教授、諸江教授、李慶云教授和陳賽娟院士合作，在 Cell 期刊發表了題為：Systemic immune profiling of Omicron-infected subjects inoculated with different doses of inactivated virus vaccine 的研究論文。

　　該研究以2022年春季上海Omicron變異株爆發為研究對象，建立了由接種了不同滅活病毒疫苗次數的感染者和未感染者組成的研究隊列，通過整合質譜流式技術（CyTOF）、轉錄組測序（RNA-seq）和血漿微量蛋白的Olink檢測技術和整合分析，揭示接種3次增強劑疫苗通過促進HLA-DRhigh經典單核細胞和非經典單核細胞的活化、Th1-like記憶效應性T細胞的極化，并抑制病理性調節性T細胞（Treg）的擴增等機制發揮免疫保護作用。相關性分析等研究提示：接種3次增強劑疫苗誘導了“訓練天然免疫”，它會在Omicron感染時促進單核細胞的活化和成熟，而不是分化為髓源性抑制細胞（MDSCs）， 是一觸發系例保護性免疫效應的核心事件。

　　該項研究首次系統性地描述了新冠病毒滅活疫苗接種對奧密克戎感染者免疫反應的影響，揭示了3次增強劑滅活疫苗通過誘導 “訓練天然免疫”促進單核細胞的活化和成熟，從而發揮強有力抗病毒作用的分子機制。

　　通過CyTOF技術深入分析41個免疫細胞表面分子標志物的表達譜，鑒定了包括NK細胞、CD3+ T細胞、B細胞、樹突狀細胞、單核細胞和中性粒前體細胞在內共45個細胞亞群。在CD4+ T細胞亞群中，研究人員發現感染后3群na?ve CD4+ T細胞的比例增加，而與未接種或接種2劑疫苗感染組相比，接種3劑疫苗感染組na?ve CD4+ T細胞比例顯著降低，提示3次增強劑疫苗可以促進CD4+ T細胞的活化。同時，Omicron感染后Treg細胞的比例及其TIM-3的表達增加，這一增加的趨勢被3次增強劑疫苗接種所逆轉。此外，感染后CD161hi效應記憶CD4+ T細胞和CD27int效應記憶CD4+ T細胞的比例下降，而接種3劑疫苗感染組與未接種或接種2劑疫苗感染組相比這兩群細胞的比例上升。

　　這些結果表明，3次增強劑疫苗接種可以通過激活na?ve CD4+ T細胞產生效應記憶CD4+ T細胞，而Omicron感染引起的Treg比例增加可能對此起到一定的限制作用。有趣的是，研究人員還通過實驗證實3次增強劑疫苗接種在Omicron感染后促進CD4+ T細胞向功能性Th1方向極化，這已被證明對防止癥狀發生具有保護作用。在NK細胞亞群中，CD56hiCD16lo細胞因子分泌型NK亞群的比例在接種3劑疫苗感染組降低，而CD56intCD16hi細胞毒性NK亞群的比例在接種3劑疫苗感染組增加，提示3次增強劑疫苗可能會在Omicron感染后促進NK細胞成熟。

　　病毒感染的1-4天是一個主要由多種類型的天然免疫細胞的激活和功能主導的時期。在單核細胞方面，發現與健康對照組相比，Omicron感染者HLA-DRint經典單核細胞、HLA-DRhi經典單核細胞和非經典單核細胞的比例呈降低趨勢。而與未接種組或接種2劑疫苗感染組相比，接種3劑疫苗感染組中HLA-DRhi經典單核細胞和非經典單核細胞的比例升高。同樣地，Omicron感染后pDC細胞的比例降低同時及其PD-1和CTLA-4的表達增加，這一趨勢被3次增強劑疫苗接種所部分逆轉。由此可見，3次增強劑疫苗接種可以促進單核細胞/樹突狀細胞的活化和分化。

　　通過RNA-seq技術，進一步鑒定了一系列與免疫保護/免疫抑制密切相關的基因和信號通路。具體而言，單核/樹突狀細胞的功能激活而不是MDSC極化、Treg功能穩定性、記憶T細胞活化、Th1細胞分化、病毒復制抑制、低氧通路、TNF和NF-κB通路的活化，與接種3劑疫苗感染組正相關；而免疫缺陷、Th2細胞分化和線粒體代謝，與未接種組或接種2劑疫苗感染組相正相關。此外，與未接種組或接種2劑疫苗感染組相比，接種3劑疫苗感染組單核/巨噬細胞活或分化相關基因OSM、NAB2、THBS1、PLAUR、RAB20、ACSL1和TREM1，pDC激活基因SLC7A5和ICAM1，Treg功能穩定性基因DUSP5、SDC4、DUSP4、JAG1和PELI1，低氧通路基因JMJD6、VEGFA、HIF1A和NFIL3表達上調。相比之下，Treg增殖相關基因MCM3、CDC20和ZWINT，免疫抑制基因如T細胞免疫檢查點受體BTLA以及NK細胞免疫檢查點PVRIG和CISH，線粒體代謝基因LACTB2、ACADM、MRPS31和PYCR2在接種3劑疫苗感染組表達下調。這些結果表明，3次增強劑疫苗可能通過促進單核細胞/樹突狀細胞的活化和成熟，同時抑制致病性Treg的增殖，幫助宿主對抗Omicron感染。

　　BCG疫苗訓練的天然免疫曾被提出作為增強對SARS-CoV-2感染的保護性免疫的可能手段。然而，滅活疫苗是否會誘導某些訓練免疫通路，并在Omicron感染時再次發揮作用，這個問題尚未明確。研究人員分析了健康對照組和感染組中疫苗接種誘導的差異表達基因，發現在健康對照組中，大約1/5的疫苗接種誘導的基因在Omicron感染時也以相同的方向發生了差異表達，具有高度顯著的相關性。為了篩選這33個同時上調和下調基因的核心基因，研究人員構建了這些基因的PPI網絡，并揭示了排名前15的核心節點基因，其中包括調節單核細胞激活的基因如TREM1、C5AR1和FOSL1，其中TREM1已被證明是通過促進單核細胞活化從而發揮抗微生物感染的關鍵基因。有趣的是，這些同時上調和下調基因中的大多數（19/33），在外周血PBMC的26種免疫細胞類型中單核細胞中的表達最高。這些結果表明，在健康受試者接種疫苗后，通過預先訓練，在Omicron感染后的某些關鍵單核細胞活化的驅動通路（如TREM1上調）可能會得到再次加強。

　　此外通過Olink技術系統檢測了外周血血漿蛋白的變化，發現與與未接種組或接種2劑疫苗感染組相比，接種3劑疫苗感染組中細胞因子EN-RAGE、OSM和TGF-α水平上升，而CX3CL1水平顯著下降。根據其他文獻報道，EN-RAGE、OSM和TGF-α是促進單核細胞活化的關鍵細胞因子，而CX3CL1是促進免疫抑制性M2型巨噬細胞極化的趨化因子。此外，TNFSF14在接種3劑疫苗感染組中顯著下降，而TNFSF14作為一種免疫共刺激分子，已被證明在抑制Treg積累和增殖方面發揮關鍵作用。

　　最后，研究團隊對14個免疫細胞亞群（包括HLA-DRhi-經典單核細胞、非經典單核細胞、pDC、Treg、3群效應記憶CD4+ T細胞、3群na?ve CD4+ T細胞、2群na?ve-like T細胞、2群NK細胞）、13個基因（包含單核細胞激活和分化相關基因TREM1、ACSL1、CXCL16、PFKFB3、PLAUR、C15orf48、THBS1和NR4A3；Treg功能穩定性相關基因JAG1和LMNA；Treg擴增相關基因CDC20、ZWINT和MCM3）、3個基因集（2個與單核細胞活化相關和1個與Treg功能穩定性相關）、3種血漿蛋白（單核細胞活化相關蛋白OSM和EN-RAGE，Treg增殖相關蛋白TNFSF14）和9個臨床參數（白細胞計數、中性粒細胞計數、抗RBD-總抗、抗RBD-IgG抗體、抗RBD-IgM抗體、抗WT或Omicron BA.2.2的中和抗體滴度、Ct值和尿素）進行Spearman聚類分析，所有這些因素在接種3劑疫苗感染組與未接種組或接種2劑疫苗感染組之間存在差異表達。根據它們之間的互相關系數，對這些組合因素（n=42）進行無監督聚類，形成了兩個高度負相關的模塊：其中較大的一個模塊由三個子模塊組成，富集了天然免疫激活、T細胞或NK細胞激活和體液免疫；較小的一個模塊富集了Treg增殖。具體而言，在天然免疫激活子模塊中，OSM、TNFSF14、白細胞和中性粒細胞計數、EN-RAGE、HLA-DRhi-經典單核細胞、非經典單核細胞和pDC之間的相關性更強，而與單核細胞活化和分化以及Treg功能穩定性有關的基因和通路之間的相關性更強。

　　總的來說，該研究揭示了3次增強劑疫苗的獨特特點，即在Omicron感染時通過“訓練天然免疫”誘導單核細胞的活化和分化，從而提供保護性免疫。