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清华大学医学院董晨团队与合作者发现康复新冠患者的免疫学特征 时间:2020-03-20

清华大学医学院董晨团队、清华大学附属垂杨柳医院陈方团队和军事医学科学院秦成峰实验室合作分析了COVID-19康复患者血液, 于北京时间3月20日在medRxiv预览杂志发表题为“Characterization of anti-viral immunity in recovered individuals infected by SARS-CoV-2”论文,首次报道了COVID-19康复患者的体液和细胞免疫功能。

2019年底发现的新型冠状病毒SARS-COV-2迅速席卷全球,对全球各地区人民的生命健康和社会的经济发展都带来巨大损失。SARS-COV-2与2003年发现的SARS-CoV、2012年发现的MERS-CoV同属于β属冠状病毒(Coronavirus, CoV),是一类有包膜的正向单链RNA病毒,能引起重症肺炎甚至致死。

临床数据表明COVID-19患者,尤其是重症患者,血液中淋巴细胞显著降低,促炎症细胞因子水平显著上升,这提示了免疫系统在疾病进程中发挥重要作用。已有研究表明,在SARS和MERS患者体内,特异性抗体参与患者免疫反应,但是目前尚无关于COVID-19患者免疫功能, 尤其是获得性免疫系统参与的报道。

研究人员检测了12名COVID-19康复患者和3名未感染者的外周血样品,分析了其体液和细胞免疫反应。全部样品取自轻症感染康复者,一组样品取自6名刚出院的患者,另一组样品取自出院两周后的6名随访患者。

利用体外表达纯化的SARS-CoV-2 N蛋白(核衣壳蛋白)、主要蛋白酶和S-RBD(刺突糖蛋白受体结合区),研究者分别检测了康复者血清中针对这几种蛋白的特异性IgM和IgG抗体。大多数样品中没有检测到针对SARS-CoV-2主要蛋白酶的特异性抗体。但是在刚出院的患者血清中都检测到了N蛋白和S-RBD的特异性IgM和IgG抗体,其中两种特异性IgG抗体在两周的随访患者样品中持续保持高水平,而IgM抗体水平则有所下降。体外假病毒抗体中和实验表明,刚出院患者血清中含有大量的保护型抗体,而康复两周后的随访患者血清中的保护型抗体含量相对降低, 但是依然存在。这提示COVID-19感染在所有病人都伴随着抗体产生, 抗体尤其是IgG能够在至少出院后2周水平维持较高。

细胞免疫方面,通过分析康复患者的PBMCs (外周血单个核细胞),研究者发现康复者血液中总体T细胞比例与未感染者没有显著差异,但是通过IFN-γ ELISpot(酶联免疫斑点实验) 检测到针对不同抗原的特异性T细胞与未感染者有显著差异,其中S-RBD特异性T细胞分布最广,N蛋白特异性T细胞量最高。而在康复后两周的随访患者中,只有1位患者能检测到特异性T细胞。该数据表明,COVID-19患者的T细胞免疫参与了病原体清除,但是不能在出院后两周后保持较高水平。

此外,12位康复者的数据显示,中和性抗体水平与N蛋白特异性T细胞数量呈显著正相关。这表明,COVID-19患者体内特异性体液免疫和细胞免疫也许协同工作来有效清除病毒。

该研究表明,体液免疫和细胞免疫都参与了人体对新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的清除,而特异性的体液免疫在康复两周后的患者中依旧存在,而细胞免疫水平则显著下降,二者能否长期发挥保护功能仍需要进一步的研究。该研究为感染者诊断、既往感染者追溯,治疗性抗体药物开发和疫苗设计等奠定了理论基础。

清华大学董晨团队的副研究员倪凌博士、清华大学附属垂杨柳医院的叶芳主任以及军事医学科学院秦成峰老师的博士生程梦丽为论文的共同第一作者,清华大学医学院博士后丰昱、韦朋、李晓丽、王鹏志和博士生孙琳等参与了此工作,论文的其他研究者还包括清华大学生命学院王新泉教授及其博士后葛纪弯,垂杨柳医院梁鹏、郭函,军事医学科学院邓永强和秦成峰博士。董晨教授和垂杨柳医院陈方教授为该论文的共同通讯研究者。该研究得到了国家自然基金、科技部、浙江大学基金会等项目的支持。

 

原文链接:

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.03.17.20036640v1.full.pdf


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