SARS-CoV-2疫苗正在以前所未有的速度开发，紧急情况下部分疫苗在没有进行安全性和有效性临床前研究的情况下就已经进入临床试验，然而，候选疫苗的安全性评估不容忽视。

4月21日，来自耶鲁大学免疫生物学系和霍华德·休斯医学研究所的两位科学家在 Nature Reviews Immunology 上发表文章警示SARS-CoV-2疫苗开发应注意抗体依赖性增强（ADE）现象并详细介绍了相关机制 [1]。

SARS-CoV-2和SARS-CoV有79.6%的序列同源性，使用相同的受体ACE2进入细胞并引起相似的急性呼吸综合征。因此，在研制SARS-CoV-2疫苗时应考虑对SARS-CoV免疫应答研究的一些关键见解。尤其需要注意的是，虽然抗体滴度通常被视为与保护力相关，但高抗体滴度和早期血清转化被报道与SARS患者的疾病严重程度相关。



抗体应答的质量和数量决定了功能效果。高亲和力抗体可通过识别特定的病毒表位引起中和作用（图a）。

在抗体介导的病毒中和作用中，中和抗体与病毒S蛋白的RBD以及其他结构域结合，防止病毒与它的进入受体ACE2对接。（图片来源：Nature Reviews Immunology）

中和抗体被定义为可阻止病毒进入、融合或排出。就SARS-CoV而言，当抗体中和病毒上的“信号” (如S蛋白上的受体结合域 [receptor binding domain, RBD]) 时，病毒与宿主细胞上ACE2的对接就被阻断了，从而阻止病毒进入细胞。而S蛋白介导的病毒融合可被靶向七肽重复区2（HR2）的中和抗体阻断。此外，中和抗体可以与其他免疫成分相互作用，包括补体、吞噬细胞和自然杀伤细胞，这些效应物应答有助于病原体清除。然而，在极少数情况下，病原体特异性抗体可促进病理过程，导致抗体依赖性增强（ADE）现象。

抗体依懒性增强

尽管通常来说抗体是有益的、具有保护性的，但也有记录显示登革热病毒和其他病毒存在ADE现象。

在SARS-CoV感染中，ADE是由表达在单核细胞、巨噬细胞和B细胞上的Fc受体（FcR）参与介导的。预先存在的SARS-CoV特异性抗体可能因此促进病毒进入表达FcR的细胞（图b）。这一过程独立于ACE2的表达、内体pH值和蛋白酶，提示ACE2介导和FcR介导的病毒进入有不同的细胞通路。

在抗体依赖性增强感染中，低质量、低数量、非中和抗体通过Fab功能区与病毒颗粒结合。单核细胞或巨噬细胞上表达的FcR与抗体的Fc功能区结合，促进病毒的进入和感染。（图片来源：Nature Reviews Immunology）

事实上，通过ADE感染巨噬细胞并不会导致病毒复制和释放。相反，病毒抗体免疫复合物的内化可以通过FcR激活髓系细胞，从而促进炎症和组织损伤。通过这一途径进入内体的病毒很可能与RNA-sensing Toll样受体（TLR）TLR3、TLR7和TLR8结合（图c），导致免疫病理作用。SARS-CoV的摄入在巨噬细胞中通过ADE导致肿瘤坏死因子（TNF）和IL-6的升高。

在抗体介导的免疫增强中，低质量、低数量、非中和性的抗体与病毒颗粒结合。一旦Fc功能区与抗体结合便激活FcR和免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM），ITAM可启动上调促炎细胞因子和下调抗炎细胞因子的信号转导。免疫复合物和病毒RNA通过TLR3、TLR7和/或TLR8激活宿主细胞，导致免疫病理改变。（图片来源：Nature Reviews Immunology）

例如，在感染SARS-CoV的小鼠中，ADE与抗炎细胞因子IL-10和TGF-β水平降低以及促炎性趋化因子CCL2和CCL3水平升高有关。用编码SARS-CoV全长S蛋白的修饰安卡拉痘苗免疫非人灵长类动物，可促进肺泡巨噬细胞的活化，导致急性肺损伤。

保护性 vs 致病性抗体

抗体的特异性、浓度、亲和力和同种型等多个因素决定了抗体是否能中和病毒并保护宿主或引起ADE和急性炎症。

编码SARS-CoV 棘突（S）蛋白和核衣壳（N）蛋白的病毒载体疫苗分别在免疫小鼠体内激发程度相似的抗S和抗N IgG。然而，当用病毒再攻击时，N蛋白免疫的小鼠表现出显著的促炎细胞因子分泌上调、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞肺浸润增加以及更严重的肺病理学改变。

同样，针对S蛋白不同表位的抗体诱导中和作用或ADE的可能性也可能不同。例如，在非人灵长类动物中，对S蛋白的RBD或HR2反应的抗体可以诱导更好的保护性抗体应答，而对S蛋白其他表位特异性反应的抗体可诱导ADE。

此外，体外数据表明，对于表达FcR的细胞，当抗体浓度低时会出现ADE，但这一现象在高浓度时减弱，同时，抗体浓度的升高可通过阻止病毒进入宿主细胞来促进SARS-CoV的中和作用。

在“multiple hit”中和作用模型中，病毒阻断效应与覆盖病毒颗粒的抗体数量相关，这受到抗体浓度和亲和力共同影响。对于给定浓度的抗体和特定的靶点，抗体与病毒颗粒结合的化学计量取决于抗体和抗原之间的相互作用强度。当化学计量低于中和阈值时可能会诱导ADE。因此，高亲和力抗体可以在较低浓度下达到该阈值，并介导更好的保护作用。例如，对西尼罗病毒包膜（E）蛋白具有更高亲和力的单抗对接受致死剂量西尼罗病毒的小鼠具有更好的保护作用。

抗体同种型控制其效应功能。IgM被认为更能促进炎症，因为它能有效地激活补体。IgG亚类通过不同FcR的参与调节免疫反应。大多数FcγR通过免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM）传递信号，但FcγRIIb在其胞质尾区含有介导抗炎反应的免疫受体酪氨酸抑制基序（ITIM）。FcγRIIa和FcγRIIb的异位表达会诱导SARS-CoV感染的ADE。FcγRIIa的等位基因多态性与SARS的病理学有关，相比于带有只与IgG2结合的FcγRIIa亚型的个体，带有与IgG1和IgG2都结合的FcγRIIa亚型的个体被发现会患上更严重的疾病。

疫苗研发方法

确定哪些疫苗和佐剂能引起对SARS-CoV-2的保护性抗体反应甚为关键。

以往的研究表明，用灭活的SARS-CoV免疫小鼠，用编码S蛋白的安卡拉痘苗免疫恒河猴，用编码全长S蛋白的DNA疫苗免疫小鼠，都能在一定程度上诱发ADE或嗜酸性粒细胞介导的免疫病理学，这可能是由于较低质量和数量的抗体产生。

此外，我们需要考虑疫苗在老年宿主中是否安全有效。例如，双重灭活SARS-CoV疫苗未能诱导老年小鼠产生中和抗体反应。并且，虽然明矾佐剂的双重灭活SARS-CoV疫苗在老年小鼠中引起了更高的抗体滴度，但它使IgG亚类偏向IgG1而不是IgG2，这与T辅助2（TH2）型免疫应答、嗜酸性粒细胞增多和肺部病理学有关。而SARS-CoV减毒活疫苗可对老年小鼠产生保护性免疫应答。另外，小鼠研究表明，亚单位或肽疫苗能够针对S蛋白RBD内的特定表位产生保护性抗体反应。

疫苗的接种途径会进一步影响疫苗的效力。与肌内注射相比，经鼻给药编码SARS-CoV RBD的重组腺相关病毒疫苗可显著提高肺粘膜IgA滴度，降低SARS-CoV感染后的肺病理学改变。

结语

随着世界各国研究人员和机构齐心协力加速研制SARS-CoV-2疫苗，目前有多种候选疫苗（包括核酸疫苗、病毒载体疫苗和亚单位疫苗）进入临床前和临床试验阶段。最近对COVID-19患者的抗体反应的研究表明，症状出现后任何时间点更高滴度的抗N IgM和IgG都与更糟的疾病预后相关。此外，更高滴度的抗S、抗N IgG和IgM与更差的临床指数和更老的年龄相关，这提示抗体对某些患者有潜在的有害影响。

作者们呼吁，在评估SARS-CoV-2候选疫苗的安全性时应充分考虑ADE的作用。通过研究与疾病恢复而非恶化相关的抗体特征将为疫苗研究中的抗体类型提供有价值的信息。

相关文献：
[1] Akiko Iwasaki, et al. The potential danger of suboptimal antibody responses in COVID-19. Nature Reviews Immunology (2020)