淺草

對于免疫學家來說,這次全球性的新冠疫情算是讓他們大開了眼界。新冠病毒幾乎在每一方面的表現都出乎他們的意料。他們從中學到的知識,比過去數十年研究中得來的還多,其中最重要的一項發現,將要讓他們改寫免疫學教科書。
這個發現涉及我們對先天性免疫系統的認識。
作為脊椎動物,我們驕傲地擁有兩套免疫系統:一套是先天性免疫系統;另一套是適應性免疫系統。
先天性免疫系統比較簡單。它由一套反應快速、對任何敵人都通用的防御系統組成,能不加區分地打擊任何入侵者。它的武器之一是炎癥。炎癥是對所有病原體、肉體傷害和精神壓力都通用的免疫反應。
適應性免疫系統可以看作是一支智能、高效的“特種部隊”,負責開發和部署高度專門化的精準武器,以對付入侵者,并且作戰能力比較強。這些武器包括我們熟知的各種抗體、T細胞和B細胞。
從進化角度來看,先天性免疫系統在進化上更古老,它存在于所有的動物和植物之中,所以動植物對疾病都有一定的免疫功能。而適應性免疫系統則是脊椎動物在大約6億年前才進化出來的。
雖然我們的身體有了適應性免疫系統,但是仍然需要先天性免疫系統作為第一道防線,因為適應性免疫系統可能需要幾天時間才能啟動,而先天性免疫系統幾乎瞬間就能啟動。當病原體已經入侵而適應性免疫系統這支“特種部隊”還在動員、準備的時候,先天性免疫系統已經出戰,抵御來犯之敵。
兩套免疫系統除了在反應快慢、所用的武器等方面有區別外,還存在一個重要區別:人們一直認為,先天性免疫系統缺乏任何記憶功能,所以一直被認為相當低級,被看作是免疫系統中的“小弟弟”,不怎么重要。
而適應性免疫系統具有“免疫記憶”,能記住入侵者數年甚至數十年,并能對它們做出反應。這就是為什么一次接觸某些病毒(如麻疹病毒),免疫力能保持終身的原因。并且,這也是疫苗工作的原理。
然而在過去的十年,免疫學家對先天性免疫系統的看法已經改變。首先,病毒入侵的時候,適應性免疫系統不能自發地啟動,需要有人為它拉響警報。誰來拉警報呢?是先天性免疫系統。所以,離開先天性免疫系統,更高級的適應性免疫系統就是一個無用的擺設。其次,更重要的是,科學家現在發現,先天性免疫系統事實上也是有記憶的。在遇到病原體后,它會進入持續數月甚至數年的高度警戒狀態,使我們對未來的感染更具抵抗力。
這一發現要追溯到幾十年前,當時荷蘭蘭登堡大學的免疫學家米海·尼提著手研究植物和無脊椎動物的免疫反應。這些物種占據了多細胞生物的97%以上。雖然它們沒有進化出適應性免疫系統,但他懷疑,這些植物和無脊椎動物好像具有“免疫記憶”。隨后他的懷疑得到證實。一項又一項研究表明,植物、昆蟲和蠕蟲的免疫系統確實能記得與病原體的接觸,并在第二次接觸時更猛烈地攻擊它們。
同時他還發現,這種記憶機制不同于適應性免疫系統的記憶。因為適應性免疫系統的記憶對病原體有很強的針對性,譬如你接觸了麻疹病毒之后,適應性免疫系統只對麻疹病毒產生記憶;但先天性免疫系統的這種記憶機制,對病原體的針對性較低,只要你接觸了一種病毒,它就對所有病毒都產生記憶。不過,兩種機制結果倒是大致相同的:都增強了對病毒和細菌的防御;記憶都可持續數月甚至數年。
此后的試驗表明,老鼠也是如此。刺激它們的先天性免疫系統,會產生一種記憶性的免疫保護。因老鼠和我們同屬哺乳動物,這又表明,人類的先天性免疫系統也可能有記憶。
看來情況確實如此。2015年,尼提在幾內亞比紹做了一項臨床試驗。結果顯示,接種了卡介疫苗(防肺結核病的疫苗)的新生兒對其他病原體的先天性免疫力也增強了,死亡率遠低于未注射卡介疫苗的嬰兒。
最終,“記憶是適應性免疫系統特有的”這一免疫學上的信條崩潰了,先天性免疫系統也有記憶功能。尼提將先天性免疫系統經過接觸病原體之后,獲得廣泛的免疫力的過程稱之為“訓練免疫”。
2019年7月,尼提發表了一篇文章,闡述了他的一個想法:可以利用訓練免疫技術開發新療法,來治療一些頑癥,如免疫紊亂、癌癥和病毒引起的傳染病。文章發表才半年,新冠肺炎疫情就爆發了。
在疫情早期階段,免疫學家很想知道一件事情,即新冠病毒是用什么伎倆來逃避人體的免疫防御的。事后證明,它的伎倆是能逃避先天性免疫系統反應,特別是能逃避一組被稱為“干擾素”的蛋白的偵察。
干擾素是先天性免疫系統的關鍵“防御工事”。當細胞覺察到病毒RNA時,干擾素就會在細胞內釋放出來,干擾病毒的復制。它還讓那些出現癥狀的人感到不適,讓他們蜷縮在被子下,而不是出去傳播病毒。干擾素也有助于啟動適應性免疫系統,動用抗體和T細胞等“重磅武器”。因此,如果先天性免疫系統反應的警鐘敲晚了,就會導致適應性免疫系統反應的延遲。
這正是新冠病毒如此危險的原因。它逃避了干擾素的偵察,導致我們的身體沒及時動員“特種部隊”,趁這個間隙,病毒就在肺部迅速復制和傳播。沒有適應性免疫系統的及時增援,先天性免疫系統還可能會反應過度,霎時間火力全開,導致“殺敵一千,自損八百”的自殺式反應,到了這一階段,病人可能不是死于病毒的直接攻擊,而是死于自身的器官衰竭,這也正是我們在這次疫情中經常看到的。
這次新冠病毒通過破壞先天性免疫系統而立穩腳跟的事實表明,作為一種治療策略,與疫苗激發的適應性免疫系統作用相似,任何一種疫苗都可以增強先天性免疫系統的反應。
這是尼提和他的同事一直在等待的機會。在荷蘭,新冠病毒的第一波疫情之后,他們獲得了1萬多名醫院員工的健康記錄。這些記錄顯示這些員工是否感染了新冠肺炎,以及他們是否在2019年末或2020年初注射了流感疫苗。對比兩組數據,尼提他們發現,在接種過流感疫苗的人群中,得新冠肺炎的人減少了39%。這表明流感疫苗對新冠肺炎有一定的防御作用。
尼提的團隊還從接種和未接種流感疫苗的人身上提取先天性免疫細胞,并將它們暴露在新冠病毒中,用以檢測它們的免疫力。結果,接種過流感疫苗的人,其免疫細胞顯示出對病毒更具抵抗力。
讀到這里,你也許會說:哎呀,如果我們早知道這一點,在疫情開始時進行大規模流感疫苗接種就好了。沒錯。當然,現在新冠疫苗已經研制出來了,所以打新冠疫苗會更保險。當未來有新的疫情襲來,疫苗還沒研制出來之前,那么打流感疫苗也許是個好辦法。
我們甚至現在就可以用新知識來提高新冠疫苗的效力。我們知道,打疫苗最終目的是讓適應性免疫系統對病毒產生深刻的記憶;但適應性免疫系統要靠先天性免疫反應(如前面提到的干擾素)才能啟動。所以,倘若通過某種手段讓先天性免疫系統反應更強,適應性免疫對于病毒的記憶就會更深,疫苗的效力就更高。
為此,有人開發了一種可吸入肺部,能刺激呼吸道細胞先天性免疫系統的氣霧劑,可以在接種疫苗前使用。此外,尼提的研究小組還在試驗能否使用卡介疫苗來提高輝瑞疫苗(美國研制的一款新冠疫苗)的療效。
除人類的大腦外,脊椎動物的免疫系統是宇宙中最復雜的生物系統。概括地說,它分為兩支:先天性和適應性。先天免疫是一個普遍的、快速反應的防御系統。適應性免疫提供較慢的、對病原體更具針對性的反應。以下是一些關鍵組成部分。
