生物技术创新创业分享 http://blog.sciencenet.cn/u/SNPs 美国HudsonAlpha研究院的研究员。做分子鉴别诊断平台技术的开发和免疫组库基础科研。

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数据说话:我的免疫系统如何借助国产疫苗战胜Omicron的? 精选

已有 10269 次阅读 2022-12-19 09:19 |个人分类:免疫组库新领域|系统分类:科普集锦

好久没有更新博客了,上一次更新竟然是打过国产疫苗以后。去年六月份我在上海打完两针国产灭活病毒疫苗后回到美国。今年六月去匹兹堡参加一个学术会议回来的路上感染omicron,症状不重,喉咙痛,发烧两天,和普通感冒没有什么差别。

跟踪我博客的朋友都知道,我从2007年开始就做免疫组测序研究,是这个领域的开拓者之一,博客里有过去十多年对研发和应用的"实况报道"。免疫组测序技术就是通过高通量测序技术研究后天免疫系统的状况,因为免疫系统是世界上最好的医生,什么病都能诊断,也什么病都能治疗。所以就成了我们团队过去十五年专研的目标。到目前为止,我们已经研究了三十多万个标本,发表了上百篇论文,数据库里面也累积了百亿条独特免疫细胞受体序列。新冠给我们一个难得的科研机会,让我们使出全身解数研发诊断治疗。比如我们和钟南山,陈凌团队合作研究了流行早期武汉的重症病人发表了论文揭示患者的免疫组在新冠原始株感染病人患病过程中的变化;也和瑞典卡罗林斯卡研究院的潘教授合作研究了意大利初期流行时的欧洲病人。

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美国大规模流行开始后,我们哈森阿尔法研究院和当地医院合作跟踪研究了一批病人。利用我们的单细胞测序技术从病人身上分离出可以中和(对抗)新冠病毒的抗体(药)。

不过,这篇博文想要介绍的是我个人的故事,通过展示我对我自己免疫组测序的数据来回答几个大家都很关心的问题:(1)国产疫苗有效吗?(2)omicron可怕吗?战胜它要动员我体内多少免疫力?

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上面这个图显示我过去三年取我自己的外周血二十几次进行免疫组测序的结果。下面的标签是取标本的时间点,在2020年二月份,新冠在美国还没有流行起来以前(美国是四月份才大规模流行的),我连续多次取血研究打流感疫苗前后免疫组的变化;2021年五六月我在上海打了国产灭活疫苗;今年六月份的新冠期间症状出现的当天就取血,随后几天也隔几天取血分析。(后天)免疫系统的T和B细胞受体是由染色体上七个基因位点编码的,分别是TRA, TRB, TRD, TRG, IgH, IgK, 和IgL. 左边的图可以看到每次体内有病毒抗原"入侵"是在一周左右都有很强的峰值反应。这个数据说明免疫力"发力"需要时间,要等7-10天体内的抗病毒兵力才达到顶峰。右边的图也很有意思,它把B细胞抗体分型展示出来了。在打流感疫苗的时候,肌体主要生产IgG(血液为主战场); 而新冠疫苗和感染时主要生产IgA(主要在呼吸道和消化道黏膜分布)。通过这些数据,科学家就能看到在打疫苗或者感染以后肌体免疫系统产生反应的时间,程度,种类,分布。"知己知彼,百战不殆",这些数据反映的是我的免疫系统面对"强敌"的调动实况,这样的标本和数据很难得。

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上面这个图显示在打过流感疫苗(左侧)和国产新冠疫苗及得omicron是我体内T细胞的变化。打流感疫苗以后第七天体内有四个针对流感抗原的T细胞"跳"出来提供免疫力;得omicron的时候(右图右侧的峰值)大概有三十多个T细胞"将士"挺身而出来捍卫我(克隆型CDR3序列编码被盖住了,保护隐私和知识产权)。注意,我体内此刻至少有几百万个 T细胞克隆,这么多兵,在关键时刻只有这区区三十几个为我卖命。不过这三十几个克隆复制出很多相同的拷贝,在短短一周内(第七天到第十四天)竟然占到我总免疫力(Y轴)的7%!还有一个非常重要的信息,就是这三十几个克隆在我体内首次出现的时间恰恰是一年前我在上海打灭活疫苗的时候(右图左侧峰值)!虽然当时我的肌体仅仅投入不到1%的T细胞总兵力,但是已经足够打下烙印,使得一年后这些疫苗"调教"出来的兵能迅速反应,扩增出足够的特种兵来应对omicron。

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那么我体内生产抗体的B细胞的战况如何呢?上面这个图左边是流感疫苗注射前后的变化,右边是得omicron时候的变化。虽然我体内也是几百万几千万的B细胞克隆,但是真正上战场的就这么五六个克隆。不过,这几个克隆在短时间内迅速复制,竟然达到我B细胞总免疫力的25%(右侧峰值)!

俗话说,"养兵千日,用兵一时"。我们的免疫系统可算是拥兵百万,但是真正打起仗来并不是一拥而上的;只有少数几个克隆能招架病原体携带的抗原。疫苗就是用"假想敌"先训练一下免疫系统,使得那些可以识别病毒抗原的克隆对敌人又个初步认识,这样真的病毒来进攻的时候肌体就能快速"征召"这几个训练有数的兵来对抗感染。

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新冠期间我们团队还研究出了一个定量检测体内中和抗体水平的方法。上面这个图左侧是我体内在新冠期间不同时间点产生的针对不同新冠抗原RBD, Spike, Omicron的水平。在患病第十四天的时候,我体内针对野生型(原始病毒株)Spike抗原的抗体变成负值,但是抗RBD和Omicron的抗体水平却一直很高(蓝色,绿色);图右侧是一个打了辉瑞RNA疫苗的个体,在得病期间针对三种抗原的水平都很高。

体内持续存在高水平的中和抗体就能随时投入战斗,歼敌于滩头,阻断传播给其他人。但是,维持这个高度警惕状态是要付出代价的,如果"敌人"不来,这些免疫资源岂不浪费了?别忘了,免疫系统要应付的内忧外患还很多,如果每个病都需要7%的T细胞,25%的B细胞,我们能应付过来吗?

免疫系统和万里长城类似,是以防御为主的,不是一个进攻型的器官。打阻击战可以,赶尽杀绝地追歼战不是它的天性。还有,免疫系统是一个有限的资源,要省着用,切忌穷兵黩武。

我们面前的omicron已经不是2020年的新冠病毒了,敌人变了,我们也要变。封城,隔离都是"阻击战",和疫苗一样,阻击的目的是赢得动员兵力财力的时间。抗疫的关键因素是时间和资源,个体如此,国家也然。

我自己的数据显示,国产疫苗是有效的。omicron进犯时,对灭活抗原的记忆在体内迅速被激活,紧急动员了我7%的T细胞和25%的B细胞参战,才使得我没有更严重的症状,也保存了性命。换一个角度看,如果我的肌体对病毒抗原没有印象,不能迅速调集出这7%,25%的特种部队,那后果就不堪设想了。

全球死于新冠的那些病人,尤其是在疫苗被研发出以前就死去的那些病人,不是免疫系统动员不及时慢了一拍,就是他们的免疫系统已经被其它战役(其它疾病)占据了资源,即无粮草,也无良将。




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