莫德纳疫苗（Spikevax）可诱导恒河猴针对德尔塔（Delta）变种病毒产生持久保护

目前尚不清楚新冠病毒（SARS-CoV-2）疫苗诱导的免疫在人体能持续多久。确定疫苗有效性的黄金标准是病毒攻击(challenge)试验，即故意让疫苗接种者感染该疫苗所针对的病原体。这类研究通常是在非人灵长类动物中进行的，因为故意用会导致严重发病率和死亡率的病原体感染人类是不道德的。

哈佛大学的病毒免疫学家基兹梅基亚·科贝特（Kizzmekia Corbett）是莫德纳（Moderna） mRNA疫苗（商品名Spikevax）开发的核心人物，科贝特等人10月24日在bioRxiv上发表了一篇预印本论文（参考文献1），描述了在接种一年后，Moderna公司的Spikevax疫苗在恒河猴身上进行的疗效评估实验。作者每隔四周用两剂Spikevax对8只动物进行免疫，然后在接下来一年的不同时间点收集血液样本、鼻拭子和肺洗液样本。然后在第49周时用SARS-CoV-2的德尔塔（Delta，δ）变种（Variant）病毒攻击，在病毒攻击后不同时间点采集更多样本。接种后第6、24和48周采集的血液样本被用来分析在这些样品中免疫球蛋白（IgG）抗体与三种不同病毒的受体结合域（receptor-binding domains，RBD）的结合能力: 1)原始新冠病毒（SARS-CoV-2）,其剌突蛋白抗原的编码与疫苗中的相应编码完全相同； 2)德尔塔（Delta，δ）变种；3)贝塔（beta，β）变种。后两种变种具有与原始新冠病毒不同的刺突蛋白。IgG抗体主要存在于血液中，为抵抗入侵病原体提供大部分基于抗体的免疫。这三种病毒的IgG水平均在接种后第6周最高;然后在第6周到第24周之间迅速下降，在第24周到第48周之间下降更缓慢。

大多数在第6周时检测到的IgG能与原始病毒结合，而只有分别少5.4倍和8倍的IgG分子能分别与德尔塔（delta，δ）变种和贝塔（beta，β）变种结合。然而，当检测德尔塔（delta）和贝塔（beta）变种特异性IgG抗体阻断原始新冠病毒（SARS-CoV-2）及其同源ACE2 受体之间的结合能力时，它们几乎100%地抑制了德尔塔和贝塔变种病毒的结合能力，这表明抗体仍然在预防感染方面发挥作用，尽管它们的数量减少了。

血液中驻留的IgG抗体对三种病毒的中和能力呈相似趋势，免疫后第48周对所有病毒的中和活性逐渐下降。有趣的是，尽管针对德尔塔（delta）变种的总体结合能力和中和抗体的数量随着时间的推移而减少，但针对中和相关区域的抗体数量却增加了。

此外，对原始病毒抗体的亲和力（avidity ）在第6 - 24周显著增加，并在接种后48周保持稳定。亲和度（affinity）测量的是抗原和抗体在单个结合位点上的结合强度，而亲和力（avidity ）测量的是抗体在每个结合位点上的总结合强度。这是两个增加：这是两个增加：一个是与特定靶标相结合的抗体数量的增加，而这些靶标与中和作用相关，另一个增加是抗体亲和力（avidity ）随时间的增加,尽管总抗体水平下降。这提示成熟的免疫反应更关注病毒中具有高度免疫相关性的区段。

值得注意的是，与中和作用相关的区域位于变种病毒剌突蛋白发生变化的区域之外，这进一步表明Spikevax疫苗和其他SARS-CoV-2疫苗对病毒变异株和对原始病毒同样有效。

接下来，作者分析了洗肺液样本和鼻拭子，以检测能与德尔塔（delta）病毒结合的IgG和IgA抗体。IgA抗体主要存在于粘膜及其粘液中，在那里它们可以防止吸入和摄入病原体的入侵。肺中的IgG动力学与血液中观察到的相似，对所有三种病毒都能结合和中和。IgG在接种后第6周达最高，并随着时间的推移稳步下降，直到与未接种疫苗的动物观察到的IgG难以区分。  

相比之下，鼻腔中的IgG水平在接种疫苗后的第25周持续上升，并在第42周保持稳定。肺部的IgA水平在接种疫苗后第6周达到最高，但在第24周下降到与未接种疫苗动物的水平相似的水平。在所有时间点，鼻子中的IgA水平都与未接种疫苗的动物相似。这些结果表明，尽管SARS-CoV-2疫苗可能不会在鼻子中引起可检测到的黏膜免疫反应，但它确实会在肺部引起良好的初始黏膜免疫，肺部通常是严重COVID-19的发病部位。肺部和鼻子之间的这种免疫差异可能也解释了为什么SARS-CoV-2疫苗在预防严重疾病方面比预防感染更有效。

作者还分析了接种过疫苗的动物的血液样本，以确定是否存在SARS-CoV-2特异性记忆B细胞，这种细胞在随后接触SARS-CoV-2时可以迅速产生特异性抗体。在接种后第6周，所有记忆B细胞中仅有约0.14%只专一地对原始病毒有结合的特异性，约0.09%只专一地对德尔塔（delta）变种病毒有结合的特异性。相比之下，所有记忆B细胞中大约2.5%对原始病毒和德尔塔变种这两种病毒都有结合的特异性，而且这种双结合（dual-binding）B细胞相对于单结合（single-binding）B细胞的高比例在疫苗接种后的42周内保持不变。

为了观察这些疫苗诱导的免疫参数在病毒攻击后是否具有保护作用，作者在开始免疫49周（将近一年）后用德尔塔变种病毒感染这些动物。在病毒攻击后第2、4、7和14天采集洗肺液和鼻拭子，监测病毒复制情况。在病毒攻击后的第2天，接种疫苗的动物每毫升洗肺液中的病毒RNA拷贝数比未接种疫苗的动物少11倍。相比之下，未接种疫苗的动物的病毒RNA水平在感染后第7天仍然显著升高。鼻子中的病毒RNA水平也遵循类似的趋势;然而，在接种疫苗的动物中，它们的下降并不像在肺中观察到的那样显著。

接种过疫苗的动物在病毒攻击后第4天肺部对所有三种病毒的抗体均显著高于免疫后第42周，表明记忆B细胞对感染的反应迅速而强健。疫苗接种后的病毒攻击也诱导了T辅助细胞(刺激B细胞产生抗体)和细胞毒性T细胞(可杀死病毒感染的细胞)。对肺部组织的分析还显示，接种疫苗可防止肺部病理变化，保护下呼吸道免受感染后的严重炎症。

也许这项研究中最有趣的观察是，接种过疫苗的人在被感染后是否复制并将病毒传播给他人。当作者分析洗肺液样本，寻找新冠病毒（SARS-CoV-2） N蛋白的特异性T细胞时，他们只在未曾接种疫苗的动物中发现了这些细胞，而在Spikevax疫苗中不含新冠病毒 N蛋白的编码序列。这表明,尽管接种疫苗已经过了一年,接种过疫苗的动物此时被感染，没有复制攻击病毒到足以产生针对SARS-CoV-2 N蛋白的T细胞，这样的反应只有实际感染过包含N蛋白的全病毒后才可能引起。 换句话说，由疫苗诱导的对SARS-CoV-2刺突蛋白的记忆反应迅速地消除了入侵病毒，以至于免疫系统没有机会对攻击病毒编码的病毒N蛋白产生反应，可能是因为病毒已被迅速清除了。

总之，这一结果与之前出版的预印本数据相一致（参考文献2），该预印本数据显示，之前接种过疫苗的人在感染德尔塔（delta）变种后病毒RNA水平比未接种过疫苗的人下降得更快。

虽然猴子不是人类，但之前评估Spikevax疫苗保护功效的研究表明，恒河猴可以可靠地预测人类的结果，这使恒河猴成为一个很好的模型动物，可用来确定抗体水平下降对长期预防SARS-CoV-2感染的影响。

参考文献

1. Kizzmekia Corbett, et al., Protection from SARS-CoV-2 Delta one year after mRNA-1273 vaccination in nonhuman 2 primates is coincident with an anamnestic antibody response in the lower airway，bioRxiv，preprint，doi: https://doi.org/10.1101/2021.10.23.465542; this version posted October 24, 2021.

2. Po Ying Chia,et al., Virological and serological kinetics of SARS-CoV-2 Delta variant vaccine2 breakthrough infections: a multi-center cohort study,medRxiv， preprint，doi: https://doi.org/10.1101/2021.07.28.21261295; this version posted July 31, 2021.