Nature Cell三连发：Ali H. Ellebedy团队揭示新冠mRNA疫苗接种后的长效保护

新冠疫情以来，mRNA疫苗技术得到快速发展，Pfizer-BioNtech与Mdoerna的两款mRNA疫苗在多国获批上市，目前已上市的两款mRNA疫苗凭借超过95%的保护率在全球疫情防控中起到重要作用。华盛顿大学医学院免疫学家Ali H. Ellebedy教授率领团队针对mRNA疫苗引发保护性免疫应答展开系统研究，在短短一年内，3项重磅研究成果分别发表于Nature（两篇）与Cell期刊，Cytek全光谱流式检测技术在系列研究工作中发挥重要作用。

 

图1. 系列研究工作揭示新冠mRNA疫苗长效保护机制

 

Nature（2021）：新冠mRNA疫苗诱导持久生发中心反应产生长效免疫¹

 

疫苗接种后能否引起持久的生发中心（GC）反应是高亲和力抗体产生及长效免疫的关键，该工作使用细针穿刺采样技术（FNA）对接种2剂mRNA疫苗（0、3周接种）受试者进行腋窝引流淋巴结采样，通过Cytek全光谱流式25色方案（如图5）测试了初次疫苗接种后3-15周FNA样本中新冠刺突蛋白（S）特异性的生发中心B细胞、浆母细胞丰度变化，发现两种细胞在15周的测试期内持续维持较高丰度，为长寿浆细胞（可带来长期免疫保护）的产生提供了积极的信号。结合血清中和抗体质量及新冠特异性单抗克隆分析结果，该研究证实了mRNA疫苗接种可在人体中诱导持久的抗原特异性GC-B细胞应答，首次在人体实验中提出mRNA疫苗对机体产生长效保护的有力证据，文章一经发表便引起轰动。

 

图2. 疫苗接种后，新冠特异性生发中心B细胞可长期维持较高丰度

 

Cell（2021）：疫苗接种引发强烈持久的滤泡辅助T细胞应答²

 

滤泡辅助T细胞（T_FH）在淋巴结中的免疫应答对GC反应的形成与维持、长寿浆细胞与记忆B细胞的产生具有重要意义。作为新冠mRNA疫苗诱导生发中心反应的后续研究工作，研究人员沿用前文25色方案证实了FNA样本中T_FH细胞与GC-B细胞丰度有较强相关性。针对T_FH细胞的TCR序列分析发现，具有HLA-DPB1*04:01限制性等位基因（人类最常见的HLA等位基因）的个体对新冠刺突蛋白167-180表位（S_167-180）产生显著的免疫反应，并进一步通过18色光谱流式方案加以验证，S_167-180特异性T_FH细胞在至少6个月的时间里几乎保持恒定的频率。值得一提的是，S_167-180表位在Delta和Omicron尚未获得稳定突变。这一结果强调了T_FH细胞反应在mRNA疫苗的长期免疫中发挥着关键作用，也解释了mRNA疫苗对于新流行毒株的有效性。

 

图3. BNT162b2 mRNA疫苗接种后产生对S_167-180的长期免疫应答

 

Nature（2022）：生发中心驱动B细胞成熟³

 

随着研究的深入，Ellebedy团队进一步对疫苗接种后GC-B细胞的发育成熟展开讨论。研究人员在疫苗接种6个月后的受试者血样中检测到S特异性记忆B细胞（MBC），并在受试者骨髓样本中发现S特异性IgG分泌骨髓浆细胞(BMPC)。通过对浆母细胞、MBC、GC-B、BMPC等多种细胞进行BCR测序，并结合相关单抗表达分析，监测到1540个S特异性B细胞克隆的进化。对比发现，S特异性GC-B细胞体细胞高频突变（SHM）频率在疫苗接种的6个月内增加3.5倍，成熟的S特异性MSC与BMPC积累了高水平的SHM，从而产生长期有效的高亲和力抗体。该研究工作沿用25色全光谱流式方案进行FNA样本检测，并新建21色方案对PBMC样本中对MBC进行了表征。

图4. mRNA疫苗接种后体液免疫应答动态分析

   

25色全光谱流式检测方案

 

贯穿该系统性研究工作的25色Cytek全光谱流式检测方案可在3激光Aurora或Northern Lights^TM平台进行检测，具体方案如图5所示，其中包含19个表面标记、5个胞内标记及1个活性染料。重点目标细胞圈门方式如下：GC-B细胞, CD19+ CD3- IgD^low BCL6+ CD38^int; T_FH 细胞, CD3+ CD4+ CXCR5+ PD1+ Bcl- 6+ FoxP3-; 浆母细胞，CD19+ CD3– IgD^low CD20^lowCD38+ CD71+ BLIMP1+ 。

 

图5. Cytek全光谱流式25色染色方案

 

以上三项高水平研究工作通过长达40周的跟踪采样与深度分析系统揭示了新冠mRNA疫苗所引起的生发中心反应，并充分验证了疫苗接种后的长期免疫保护。Cytek全光谱流式超多色分析性能与稳定的数据表现为长周期、大批量的样本检测提供了可靠的研究手段。截止目前，Ali H. Ellebedy团队使用Cytek全光谱流式平台已发表5篇正刊研究工作^1-5，我们期待该团队能够继续为读者带来精彩研究前沿。

   

 

参考文献：

1.Turner J S, O’Halloran J A, Kalaidina E, et al. SARS-CoV-2 mRNA vaccines induce persistent human germinal centre responses[J]. Nature, 2021, 596(7870): 109-113.

2.Mudd P A, Minervina A A, Pogorelyy M V, et al. SARS-CoV-2 mRNA vaccination elicits a robust and persistent T follicular helper cell response in humans[J]. Cell, 2022, 185(4): 603-613. e15.

3.Kim W, Zhou J Q, Horvath S C, et al. Germinal centre-driven maturation of B cell response to mRNA vaccination[J]. Nature, 2022: 1-8.

4.Turner J S, Kim W, Kalaidina E, et al. SARS-CoV-2 infection induces long-lived bone marrow plasma cells in humans[J]. Nature, 2021, 595(7867): 421-425.

5.Turner J S, Zhou J Q, Han J, et al. Human germinal centres engage memory and naive B cells after influenza vaccination[J]. Nature, 2020, 586(7827): 127-132.

   

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