Nature Immunology | 新冠序贯接种方案诱导免疫应答差异全面分析

五一小长假后，我国部分地区疫情出现小幅上升。面对新冠疫情的反扑，积极接种新冠疫苗，强化自身免疫能力，补齐免疫水平差距，仍将是避免感染与重症至关重要的手段。目前，我国已部署了序贯加强免疫接种，即交替接种不同技术路线的异源疫苗，以提高免疫效果并降低重症风险。

然而，何种疫苗组合效果最好，不同的序贯接种方案有哪些差异，始终是大家十分关注的问题。2023年4月，一项发表于Nature Immunology的研究工作对比了16组同源/序贯接种方案的免疫效果，首次全面分析了不同序贯接种方案下的体液和细胞免疫应答差异。文中28色B细胞与35色T细胞全光谱流式分析方案（使用5激光Cytek^® Aurora平台搭建）为单细胞蛋白组学评估提供了重要数据。

 

图1. 疫苗接种方案组合与实验流程

 

实验方案

研究人员对来自3个疫苗平台的6种新冠疫苗（包括mRNA疫苗：mRNA1273；灭活疫苗：BBIBP；病毒载体疫苗：Ad5、AZD、Sput26、Sput5）所组成的16组同源/序贯接种方案（图1）进行了对比研究。共497位志愿者参与此次研究，并在3个时间点（T1-T3，图1）采集PBMC或血清、血浆样本。其中PBMC样本用于全光谱流式与IFNγ ELISpot分析，血清、血浆样本分别用于检测anti-S-RBD IgG、anti-S-RBD IgA与NAb滴度（下文分别简称为IgG、IgA、NAb）。

 

实验结果

 

· 序贯接种产生更强抗体应答，接种顺序影响显著

在16组疫苗接种方案的抗体应答评估中，研究人员发现序贯接种通常产生更高水平的抗体，其中以mRNA-1273作为第二剂的接种方案效果更佳（图2）。BBIBP（灭活疫苗）/mRNA-1273组合中IgG、NAb在T3时间点较T1分别增强70倍和72.2倍。此外，接种顺序也对抗体的产生影响显著，例如相比于第一剂接种，BBIBP在第二剂接种时产生抗体水平更低。

 

图2. 16种接种方案抗体应答水平差异

· mRNA疫苗加强接种能够有效扩增Spike结合记忆B细胞（mBC）

为探究抗体水平与B细胞群体的关系，研究人员建立了28色全光谱流式B细胞高维分析方案，表征了B细胞各亚群在疫苗接种后的动态变化及表型特征。研究发现，IgG、IgA、NAb水平通常与Spike结合mBC（记忆B细胞）的丰度相关；除BBIBP作为第二剂接种外，其余接种方案在T3时间点均发生Spike结合mBC的丰度提升。此外，Spike结合mBC的表型特征也进一步解释了疫苗接种后血清中的抗体特征，例如mRNA-1273作为第二剂接种产生更多类别转换激活(IgG/IgA+CD21-CD27+CD38−)及非经典(IgG/IgA+CD21−CD27−CD38low) mBC，与其产生更强的抗体水平相匹配。

 

图3. 不同疫苗组合对B细胞类群的动态影响

· BBIBP（灭活疫苗）作为第一针时显著增强新冠特异性T细胞应答

在评估不同疫苗组合影响细胞免疫的研究中，研究人员首先利用ELISpot检测法测试了不同疫苗组合接种后Spike特异性T细胞（新冠刺突及核衣壳肽池刺激下分泌IFN-γ的T细胞）的产生情况，并使用Cytek^® Aurora全光谱流式35色T细胞分析方案探究了T细胞表型与Spike特异性IFN-γ应答的关系。研究发现：BBIBP作为第一剂接种时，无论第二剂接种来自何种疫苗平台均能产生更强的Spike诱导IFN-γ，4种T细胞类群与IFN-γ ELISpot结果相关，其中CD4+TCM、CD8+TEM及CD4-CD8-T细胞与ELISpot结果呈正相关，分别高表达CD38、KLRG1和CD27，而CD4+TEM与ELISpot结果呈负相关。

 

图4. T细胞表型与IFN-γ+T细胞相关性分析

· 疫苗组合可根据接种后免疫图谱分为4类

随后，研究人员利用11种指标（包括Spike结合mBC标志物表达量指标与T细胞亚群丰度指标）对疫苗组合进行了K-means聚类分析，按疫苗免疫应答特征将16种疫苗组合区分为BBIBP首剂、BBIBP加强、病毒载体、mRNA加强四种类型（图5）。BBIBP首剂型的特征为更高频率的CD4+TCM、CD4-CD8-T及CD8+TEM细胞；BBIBP加强型表现为mBC静息表型与高表达CD21的Spike结合mBC；而mRNA加强型与前者相反，其Spike结合mBC细胞CD21表达量较低，表现出活化或非经典mBC表型。这种依据免疫原性特征的分类结果进一步揭示了不同疫苗组合诱导免疫应答的潜在机制。

 

图5. 疫苗组合的K-means聚类分析

总 结

本研究通过详实的数据对比了不同新冠疫苗组合与其诱导免疫应答的关联，加深了人们对疫苗接种策略的理解，并可能对未来传染病与肿瘤疫苗的研发提供参考。研究结果表明，序贯接种相比于同源接种方案能够更充分地发挥多种疫苗平台间的独特优势，其效果与不同的疫苗平台、接种顺序相关。文中28色B细胞与35色T细胞高维分析方案（基于5激光Cytek^® Aurora平台搭建）帮助研究人员获取了全面的疫苗免疫应答图谱，其研究方法本身也将在未来的疫苗评估中发挥更大价值。

参考文献：

Nuñez N G, Schmid J, Power L, et al. High-dimensional analysis of 16 SARS-CoV-2 vaccine combinations reveals lymphocyte signatures correlating with immunogenicity[J]. Nature Immunology, 2023: 1-14.