如何看待新型冠狀病毒肺炎的潛在抗體依賴性增強效應與疫苗

何 勇

(陸軍特色醫學中心呼吸與危重癥醫學科，重慶 400042)

2021年5月24日，著名的《Cell》期刊發表了一篇來自日本大阪大學的論文[1]，論文提到新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)患者體內的某些非中和抗體可使病毒感染細胞的能力增強，即可以導致抗體依賴性增強(antibody-dependent enhancement，ADE)效應。ADE究竟意味著什么？這篇論文真的證實了新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)存在ADE效應嗎？是否需要擔心ADE，還能放心接種新冠疫苗嗎？目前，我國正處于SARS-CoV-2疫苗接種擴面的關鍵時期，疫苗的接種事關群體免疫的建立。此次大阪大學的研究結論一定程度上引發了公眾對于SARS-CoV-2疫苗接種的疑慮和擔心，為此，我們有必要就該文進行客觀、專業的分析，以幫助大家更好地理解ADE效應與SARS-CoV-2之間的關系。

ADE是指病毒在感染宿主細胞時，其產生的相關抗體增強其感染能力的現象。換言之，經自然感染或疫苗接種后，再次接觸相關病毒時，體內產生的抗體可能會增強病毒的感染能力，最終導致病情加重。SARS-CoV-2是否存在ADE效應一直受各界學者關注[2-5]。作者團隊曾在《重慶醫學》發表題為“新型冠狀病毒肺炎的潛在抗體依賴性增強效應”[6]的論文，詳細梳理、分析了ADE效應的概念、影響和會誘發ADE的病毒種類，并指出SARS-CoV-2可能存在潛在的ADE效應。但這都只限于理論推測，一直沒有得到證實。此次大阪大學的研究人員通過分析來自COVID-19患者的抗體，首次發現在感染SARS-CoV-2后既會產生抵御感染的中和抗體，也會產生增強感染的抗體(infection-enhancing antibodies)，即感染增強性抗體。該研究通過篩選COVID-19患者體內存在的抗S蛋白各區域的多種單克隆抗體，結果發現抗S蛋白N末端的抗體能明顯增加S蛋白與血管緊張素轉化酶2(ACE2)的結合力，競爭實驗和抗體結合位點的結構定位均驗證了這一結果，并且這種增加的結合力可以直接導致病毒的感染性增加，這就意味著可能出現ADE效應[1]。從專業角度來看，本文的確發現了SARS-CoV-2的ADE現象。

但是，該研究發現，SARS-CoV-2的ADE效應是由S蛋白N端結構域(N-terminal domain，NTD)表位抗體引起的，這與常規的Fc介導的ADE效應有明顯的不同。通常情況下，人體感染病毒之后，不僅產生中和抗體，也會產生海量的多種多樣的抗體，這里面就包括非中和抗體。當個體之前遭遇的感染或疫苗接種所產生的非中和性抗體在其下一次再度接觸病原體時不僅不能殺傷病毒，反而成為“帶路黨”，使門戶敞開，允許病毒通過抗體受體進入到通常情況下不可能進入的細胞(通常是免疫細胞，如巨噬細胞)中肆意復制。這樣造成的后果，就是感染程度反而比一般情況下更嚴重，并可能導致更為過度的免疫反應。當然，即使是中和抗體，如水平過低而無法提供充分的免疫之時也可能發生ADE。對抗病毒的IgG抗體是通過Fc段與效應分子或者細胞相互作用的，Fc段的受體FcR在很多組織細胞和免疫細胞表面有表達。FcR幫助抗體和病毒組成的復合體更高效地進入靶細胞，甚至FcR能幫助某些病毒進入不表達病毒結合受體的細胞從而導致ADE。這是常規的Fc介導的ADE。登革熱病毒、呼吸道合胞病毒(RSV)、黃熱病毒都是通過這種機制介導ADE的產生[7-8]。此次大阪大學通過體外實驗發現了增強SARS-CoV-2入侵能力的抗體，這種抗體則是通過改變病毒刺突蛋白的結構，與其NTD結合，這個結合將受體結合域 (RBD)的構象改變成開放型，從而增加了RBD與ACE2受體的結合，使其更容易和細胞表面的ACE2受體結合。也就是說，造成SARS-CoV-2感染力增強的抗體，不是來自通常認為的抗SARS-CoV-2的非中和性抗原，而是直接抗中和性的S蛋白的抗體，這與經典ADE不同，這種抗體并沒有利用自身片段協助病毒入侵，只是間接發揮了作用。這種ADE非常特別，不是通常所說的通過Fc受體或補體受體介導的ADE，以前沒有發現過這種現象導致的ADE。這也是該文能發表在《Cell》的一個重要原因。可以說該研究通過實驗現象證實了SARS-CoV-2存在ADE的可能性，但不是說在臨床上真的發現了SARS-CoV-2的ADE。即便如此，仍然引起了大家對ADE現象的極大討論和關注。因為如果ADE確實存在，經自然感染或接種疫苗后，如再次接觸相關病毒，體內產生的抗體可能會增強其感染能力，最終導致病情加重。這必然會導致大眾對疫苗接種的疑慮和擔心：疫苗接種后，如果遭遇SARS-CoV-2，會不會比不接種更容易感染？更容易出現重癥？

決定抗體是否會引起ADE的因素主要包括：抗體的特異性、滴度、親和力及抗體的亞型[9]。針對一個具體的病原體而言的，不管是自然感染還是疫苗接種，人體的免疫反應都是多方面和多方位的，機體經抗原免疫后，會出現針對多個表位的多克隆抗體反應，出現可以消滅病毒的中和性抗體和另一些非中和性抗體。即便單個抗體具有ADE效應，也難以決定血清的中和性。這些抗體并不是必然會導致ADE。大阪大學的研究是篩選COVID-19患者體內存在的抗S蛋白各區域的多種單克隆抗體后得到的體外實驗結果。這種特殊的抗體在體內雖然存在，但在眾多的抗體集合中其滴度或親和力是否足以發揮作用、足以導致SARS-CoV-2致病性增強，這是非常關鍵的。致病性增強，不是在實驗室的培養皿或試管里看到變化就完全證實了，而應該是如果發生二次感染，二次感染時的個體病情會加重；如果是接種疫苗導致ADE，那么證據會是接種疫苗的人反而出現了更多重癥感染。因此，SARS-CoV-2的確能誘導機體產生有ADE潛能的抗體，但該抗體是否致病，尤其是在人體中是否能發揮足夠的作用導致ADE仍是不確定的。如果該抗體更容易導致ADE，二次感染中重癥的比例會大幅度增加，甚至二次感染本身就會更多見。但現實是，SARS-CoV-2二次感染雖然有發生，但并不屬于常見情況，也未發現二次感染后重癥增加的風險。這說明該抗體誘發ADE的概率是非常低的。在現實世界中沒有見到COVID-19加重的趨勢，特別是在廣泛接種了疫苗的國家。依據以色列、丹麥和英國群體免疫效果判斷，SARS-CoV-2感染人數持續下降，這說明人群沒有因為接種疫苗發生明顯的ADE。事實上康復期血漿治療雖然療效有限，但也并沒有加重接受治療的患者的病情，同樣證明目前未發現SARS-CoV-2產生ADE的臨床證據。

ADE是影響疫苗開發的非常重要的因素。20世紀60年代美國研發的麻疹、RSV的滅活疫苗都發生了ADE，隨后疫苗項目均被終結；2016年，菲律賓開發了一種能夠預防所有4種血清型的登革熱疫苗，當一些孩子在接種疫苗后又接觸到野生型登革熱之后，有14例因嚴重的癥狀而死亡[10]。通常登革熱首次感染時癥狀是相當輕的，換言之如果不接種疫苗，即使感染也很可能不會導致如此嚴重的病情。目前，在SARS-CoV-2疫苗的研發中，科學家精心設計疫苗瞄準了最不可能導致ADE的SARS-CoV-2蛋白的S2亞基，并使用動物研究來發現可能的ADE，同時還在SARS-CoV-2疫苗獲得緊急使用授權之后的真實世界臨床應用中尋找跡象。值得慶幸的是，到目前為止還沒有發現過ADE。相反，疫苗接種之后的效果一再證實重癥與住院患者減少、死亡率降低。即使目前已經上市的所有SARS-CoV-2疫苗都是針對SARS-CoV-2原始株開發的，隨著更多變異株的出現，到目前為止，ADE并沒有在任何一款已上市SARS-CoV-2疫苗中出現。基于ADE原理有理由擔憂當出現足夠不同的變異株可能導致ADE，但目前看來，雖然一些變異株降低了疫苗對于輕度到中度感染的保護效果，但也未曾因為變異株的出現而出現ADE。所以，目前可以繼續在臨床應用中觀察接種人群SARS-CoV-2感染率和嚴重程度，但不必談“ADE”色變而中斷疫苗的接種。

當然，在SARS-CoV-2疫苗的研發過程中，仍然要關注ADE的潛在可能。減少ADE風險的關鍵在于提高抗體的質量，主要包括抗原表位與佐劑的選擇[11-12]。抗原表位的選擇尤其重要，盡量選擇優勢抗原表位誘導出高滴度、高特異性的抗體，盡量避免該研究所發現的能抗S蛋白N末端的抗體的產生。從ADE的發生機制入手，也能為疫苗研發“避雷”。既然大部分ADE效應是由細胞表面Fc受體介導發生的，那么封阻細胞表面的特定Fc受體，則可以防止病毒-抗體復合物與Fc受體結合，進而阻止ADE效應[13]。因此，在開發疫苗時，不但要保證誘導出高質量的中和抗體，最重要的是還要盡量選擇可以誘導強細胞免疫的疫苗。實際上，機體清除病毒也依賴于細胞免疫，因為中和抗體只能對細胞外的病毒起作用，對于進入細胞內的病毒無能為力。病毒在細胞內會將其蛋白信息表達在感染的細胞表面，而殺傷性T淋巴細胞能夠識別這些信息，從而發動攻擊，將病毒與其感染的細胞共同殺滅。那些能夠誘導足量有效的中和抗體且不額外誘導其他各種非中和抗體的疫苗是最不可能誘發ADE的，因此，mRNA疫苗比傳統疫苗如滅活疫苗更不容易誘發ADE。除了疫苗以外，開發單克隆抗體、制備抗體藥物也是一種不錯的選擇[14-15]。單克隆抗體易于通過基因工程學編輯，如僅使用抗體的Fab段、或使用工程學對抗體的Fc段進行改造(如引入突變)，都可以顯著提高安全性。南開大學與上海交通大學附屬新華醫院、中國科學院武漢病毒研究所及高誠生物醫藥(杭州)有限公司等單位合作，成功從康復COVID-19患者體內分離到能夠高效抑制病毒入侵的中和抗體P4A1、P20A2和P20A3，通過X射線晶體學提供的高分辨率結構信息，清晰闡釋了中和抗體P4A1的藥理機制。該抗體在恒河猴COVID-19疾病模型中展現出良好的治療效果[16]。

對于ADE，既不要談虎色變，也不要掉以輕心。ADE對SARS-CoV-2來講，目前并不能以有或無來判斷，或許其是一個漸進的過程。當病毒變異慢慢積累，直到積累到某個階段能逃過免疫監視那就有可能出現ADE。所以，在病毒發生本質的變異前實現群體免疫，與病毒變異賽跑，還是需要通過快速的疫苗接種來完成。最終應該是有效的疫苗而不是被動的隔離將帶人們走出悲慘的疫情世界！對于普通民眾，大家要做和能做的依舊是戴口罩、不聚集，勤洗手，堅持到最后的勝利！