NEJM评论 | 抗体监测的强大实力

添加时间:2020年12月21日

抗体是免疫蛋白,能够体现感染后宿主免疫进化变化情况。人们已经开发出灵敏度和特异性都较高的抗体检测方法,记录近期或既往感染情况。如果抗体维持在足够高的水平,则可以在再次暴露时迅速阻断感染,产生长期防护作用。

检测抗体和检测病原体不同。病原体可检出时间窗很短,即只有在诊断样品采集部位有病原体排出的时间段可以检测到,而抗体则是发生感染的持久标志物,可为我们提供关于人群感染率的重要信息。近期有报道指出单独检测SARS-CoV-2 RNA(即不检测抗体)已经足以追踪和控制COVID-19大流行。事实却相反,通过RNA检测病原体的成本高、流程复杂且RNA存在时间短,因此并不能全面衡量人群的病毒传播情况。相反,在大流行期间对抗体的准确评估可以提供有关人群病原体暴露情况的重要数据,帮助我们理解抗体在保护性免疫中的作用,并且指导疫苗研发。

2020年盛夏,逐渐有研究指出SARS-CoV-2引起的抗体免疫会迅速减弱1,2,世界各地都有报道指出抗体应答与疾病严重程度呈负相关4,甚至认为无症状感染有可能不发生血清阳转5。与此观点一致,一项几次检测时间相差约1个月的研究发现,轻度和重度感染患者的抗体滴度均下降2,研究者因此提出对该冠状病毒产生的体液免疫可能非常短暂。

Stefansson及其同事现在在《新英格兰医学杂志》(NEJM)发表了其关于人群抗体检测影响和意义的研究发现,他们通过这一研究方法深入了解了患病率、致死风险和免疫力的持久性3。此项研究在冰岛进行,该国有15%的人口通过定量聚合酶链反应(PCR)和抗体检测方法接受了SARS-CoV-2感染情况检测。采用无偏倚的人群抽样方法,研究纳入了约30,000人,包括发生医院、社区和家庭感染及暴露的人员。Stefansson及其同事应用两种灵敏度高且特异性高的检测方法监测了4个月期间的抗体水平和持久性,而之前的研究只评估了28天内的抗体动力学2。对SARS-CoV-2不同抗原的各种同种型抗体进行的动力学分析前所未有地展现出血清阳转率和抗体在血清内的持久性。

本研究结合PCR和多抗原、多同种型抗体监测方法,对血清学检测能力做出了经过内部验证的分析。Stefansson及同事通过其数据,计算出约56%的血清反应阳性者曾通过PCR确诊,因此证明抗体检测方法发现了更高比例的暴露者。需要注意的是,有近1/3的感染是在无症状感染者中检出。研究者通过这一无偏倚的人群抽样方法计算出冰岛的感染致死风险为0.3%。此外,观察结果还证实老年人和住院患者的抗体水平较高,而吸烟者和病情较轻女性的抗体水平较低。

最引人瞩目的观察结果是抗体水平在确诊感染后4个月期间维持稳定,这一发现基于研究中接受了纵向监测的亚队列。与之前的研究不同2,该研究提示SARS-CoV-2体液免疫具有稳定性。不一致的结果可能仅仅是由于抽样偏倚。感染和疫苗会产生两波抗体:第一波由早期寿命较短的浆细胞生成,抗体进入体循环,但这一波抗体在急性感染消退后迅速减少。第二波抗体是由数量较少但寿命较长、可实现长期免疫的浆细胞生成(图1)6。因此,在感染后不久,即在第一波抗体期间采集样本可能观察到强健却短暂的抗体水平衰减。相反,如果较晚或在较长时间段内采集样本,则可能更准确地反映免疫应答的衰减模式。沿着这些思路,冰岛研究观察到了抗体的上升和早期衰减,但较晚时间点的抗体降幅有限。这一发现表明感染后对抗SARS-CoV-2的免疫力可维持稳定至少4个月。

图1. 体液免疫应答: 图示为感染后体液免疫应答的动力学,包括两波抗体。第一波抗体是由快速扩增但寿命较短的浆细胞生成,目的是使抗体进入体循环,并在亲和力成熟度较高抗体进化过程中提供一定程度的防御作用。第二波抗体是由寿命较长的浆细胞生成,此类浆细胞虽然数量较少,但可以产生强效高亲和力抗体,一般可实现持久免疫力。由于第一波和第二波抗体的衰减动力学有很大差异,因此采样时间会显著影响衰减速率的计算结果:第一波结束时会观察到快速衰减,而第二波期间会观察到缓慢衰减。

图1. 体液免疫应答

图示为感染后体液免疫应答的动力学,包括两波抗体。第一波抗体是由快速扩增但寿命较短的浆细胞生成,目的是使抗体进入体循环,并在亲和力成熟度较高抗体进化过程中提供一定程度的防御作用。第二波抗体是由寿命较长的浆细胞生成,此类浆细胞虽然数量较少,但可以产生强效高亲和力抗体,一般可实现持久免疫力。由于第一波和第二波抗体的衰减动力学有很大差异,因此采样时间会显著影响衰减速率的计算结果:第一波结束时会观察到快速衰减,而第二波期间会观察到缓慢衰减。

该研究人群是基本属于同一族群且来自同一地区的同质人群。因此,未来需要通过更长时间的纵向研究来更准确地计算SARS-CoV-2抗体的半衰期。即便如此,该研究仍然给我们带来了希望,面对这种难以预测且传染性高的病毒,宿主免疫力可能并非转瞬即逝,而是引发与大多数其他病毒感染后相似的免疫力。

持久存在的抗体可否产生阻断再感染所需的防护作用,以及保持中和或其他保护性功能,目前仍不清楚。尽管如此,Stefansson及其同事发表的数据仍指出了在人群监测方面,以及作为免疫力的生物标志物和可能的效应物,抗体检测作为PCR替代方法,具有高性价比。人群监测是安全重启城市和学校的关键;在我们密切关注将会终结COVID-19大流行的疫苗(和大量相关医学论文)的同时,我们现在就可以部署抗体检测这类有用的工具。

Disclosure forms provided by the authors are available with the full text of this editorial at NEJM.org.

This editorial was published on September 1, 2020, at NEJM.org.

作者信息

Galit Alter, Ph.D., and Robert Seder, M.D. From the Ragon Institute of MGH, MIT, and Harvard, Cambridge, MA (G.A.); and the Vaccine Research Center, National Institutes of Health, Bethesda, MD (R.S.).

参考文献

1. Ibarrondo FJ, Fulcher JA, Goodman-Meza D, et al. Rapid decay of anti–SARS-CoV-2 antibodies in persons with mild Covid-19. N Engl J Med 2020;383:1085-1087.

2. Long Q-X, Tang X-J, Shi Q-L, et al. Clinical and immunological assessment of asymptomatic SARS-CoV-2 infections. Nat Med 2020;26:1200-1204.

3. Gudbjartsson DF, Norddahl GL, Melsted P, et al. Humoral immune response to SARS-CoV-2 in Iceland. N Engl J Med 2020;383:1724-1734.

4. Wang X, Guo X, Xin Q, et al. Neutralizing antibody responses to severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 in coronavirus disease 2019 inpatients and convalescent patients. Clin Infect Dis 2020 June 4 (Epub ahead of print).

5. Xiang F, Wang X, He X, et al. Antibody detection and dynamic characteristics in patients with COVID-19. Clin Infect Dis 2020 April 19 (Epub ahead of print).

6. Amanna IJ, Carlson NE, Slifka MK. Duration of humoral immunity to common viral and vaccine antigens. N Engl J Med 2007;357:1903-1915.

来源:NEJM医学前沿

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