康复者恢复期血浆在病毒性疾病治疗中的研究进展*
2020-08-13朱鑫方王苑杜丹心夏荣
朱鑫方 王苑 杜丹心 夏荣
康复者恢复期血浆(convalescent plasma,CP)是患者在前期感染中激发体液免疫产生针对病原的特异性抗体,患者康复后采集该患者的血浆所获得的血浆制剂[1]。重症感染患者输注CP中和体内感染病原体,清除血液循环中的病原体,联合其它抗病毒药物及支持治疗,达到缓解病情的效果,也有研究[2]显示这种被动免疫也有可能适用于肿瘤治疗。传染性疾病流行时,在没有特效药物及疫苗的情况下,CP可能是一种有效的治疗方案。既往的大规模病毒性流行病中均用到了该项治疗技术,已经拯救了很多急性感染患者,如中东呼吸综合征(middle east respiratory syndrome coronavirus,MERS)、禽流感(H1N1、H5N1和H7N9型等)、重症急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome,SARS)、埃博拉病毒感染(ebola virus, EBOV)[3-8]等。随着新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019, COVID-19)的传播流行,中国国家卫生健康委在新型冠状病毒肺炎诊疗方案中提出对于重型、危重型病例,除对症治疗、呼吸支持、循环支持外,CP治疗也是挽救患者重要的治疗措施[9],并且对规范采集、临床应用CP做了详细的指导[10]。本文总结归纳了CP治疗流行性传染病的经验和临床效果,以供COVID-19治疗参考。
1 CP治疗技术进展 CP治疗属于人工获得的被动免疫疗法,是通过即时短期免疫获得病原特异性抗体,从而中和感染病原[2]。人工被动免疫可以用获得的康复者恢复期全血(convalescent whole blood,CWB)、CP、恢复期血清(convalescent serum,CS)、静脉注射或肌肉注射的多人份免疫球蛋白、超免疫球蛋白血浆(hyperimmune plasma)、单克隆抗体(monoclonal antibodies, mAbs)或多克隆抗体(polyclonal antibodies)进行治疗[1,2,11],其中CP在临床应用较为广泛。
1.1 人工被动免疫治疗的分子机制:被动免疫抗体作用的分子机制有:特异性抗体与毒素或病毒表面受体结合,形成免疫复合物,通过介导免疫细胞聚集、形成抗体介导的细胞毒(antibody-dependent cellular cytotoxicity,ADCC)和补体依赖的细胞毒作用(complement dependent cytotoxicity,CDC),清除毒素、病毒或肿瘤细胞;通过阻断细胞相关致病位点,保护细胞不受自身免疫抗体攻击,具体方式见图1[12]。CP中的保护性抗体与病毒表面抗原结合,达到直接清除病毒的作用(图1C)。
1.2 CP治疗对募集者要求:采集流行病爆发当地康复者恢复期血浆,对当地患者的治疗效果更佳,而源自其他爆发地区的康复者单采血浆效果可能不佳,可能与不同爆发地区病原毒株变异有关[13,14]。如EBOV感染时,使用马尔堡病毒(Marburg virus)的恢复期患者血浆治疗EBOV感染患者无效[15],提示马尔堡病毒和EBOV虽然结构相似,但抗原反应不同,在感染者体内产生的抗体不同,导致治疗无效。
募集者需符合正常献血者的条件,同时应符合相关疾病康复标准,如COVID-19捐献血浆康复者需距首发症状时间不少于3周;符合最新版新型冠状肺炎诊疗方案中解除隔离和出院标准等[10]。WHO要求EBOV感染者只有临床无症状患者出院28天后2次分子检测EBOV RNA阴性可以考虑作为CP的捐献者[7]。SARS感染对康复者血浆募集者的要求是疾病确诊至少14天,退热至少持续7天,影像学表现好转25%,不需要额外的氧气支持[6]。
1.3 CP病毒灭活:采集成功的CP除常规的传染性病原体检测外,还需进行针对感染病毒的特殊检测,要求相应的病毒核酸检测阴性。当放宽募集者条件时,对于所有康复患者捐献的每单位血浆都要进行病原灭活,确保输注的安全性[16]。
目前血浆灭活方法主要是有机溶剂/洗涤剂灭活法,适用于单个捐献者血浆以及多个捐献者小量混合血浆的病毒灭活[17];亚甲蓝/光化学法可以高效灭活血浆中的脂包膜病毒,对于MERS-CoV、EBOV、SARS等都有较强的灭活作用[18-20];补骨脂素的衍生物S-59联合A段紫外线光化学处理可以高效灭活细菌及非脂包膜病毒等[21]。
1.4 CP的抗体滴度:康复者血浆中的抗体需达到一定滴度才有临床治疗作用。研究显示H1N1pdm09感染及MERSCoV病毒感染的CP中和性抗体滴度大于160时,临床效果佳[22]。在EBOV爆发期,中和性抗体滴度为64时临床也获得了成功[23]。
鉴于以上治疗经验,我国对于COVID-19的CP治疗规定血清或血浆IgG抗体滴度大于160或总抗体滴度大于320时可应用于临床重症患者治疗[10]。
2 CP治疗病毒性感染的临床应用进展 1890年生理学家EAvon Behring和Kitasato首次探索采用血清治疗白喉感染,初期血清源于被免疫的动物,但很快康复者的全血或血清被认为是潜在可靠的人源特异性抗体。1920~1970年期间,也有CP用于预防和治疗猩红热及百日咳感染[12]。1918~1920年西班牙流感的一些治疗实践提示康复者恢复期全血可能有效,同时首次尝试了CP治疗,并认为其对病毒感染也是一种潜在的治疗方法。之后的几十年间,CP也用于麻疹、阿根廷出血热、流感、水痘、巨细胞病毒感染、细小病毒B19、中东呼吸综合征冠状病毒MERSCoV,H1N1和H5N1禽流感病毒、严重急性呼吸感染病毒(SARS-CoV)、拉沙热(Lassa fever)、EBOV等治疗[3-5,8, 24-31]。
2.1 禽流感病毒:多种禽流感病毒可以感染人类而引起流行性发病,其中以H5N1和H7N9对人群影响最大。临床报道及一些回顾性研究分析发现CP对多种禽流感病毒感染者有治疗作用。
有专家对西班牙流感相关的8个临床试验进行了META分析,这些试验涉及到1 703个患者。分析结果显示CP治疗组的死亡率大幅下降,并建议CP可以纳入H5N1相关疾病的治疗评估中[32]。一例重症H5N1禽流感患者使用高剂量奥司他韦治疗无效,使用CP治疗也获得了较好的疗效[5]。一项临床随机对照试验分析了重症H1N1pdm09感染患者使用从康复者恢复期血浆中提取的高滴度免疫球蛋白与使用常规普通的静脉注射用免疫球蛋白做了对比,高滴度免疫球蛋白组患者5天和7天的病毒数量显著下降,且高滴度免疫球蛋白是死亡率下降的唯一因素[33]。
2007年钟南山团队使用康复者恢复期血浆成功治疗一例H5N1型人禽流感重症患者。该患者病程第12天开始应用含有高滴度禽流感病毒中和抗体的康复患者血浆,分3次使用,每次200 mL。血浆输注结束后31天,患者气管吸取物病毒量迅速下降到检测下限,此后连续10余天气管吸出物均未检测到病毒。而应用奥司他韦的患者治疗67 h后病毒量仅略有下降[34]。
2.2 SARS-CoV感染:SARS-CoV可引起重症急性呼吸综合征,约25%患者可发展到终末期的急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS), 死亡率9.6%。病毒的分类及患者临床表现与本次COVID-19引起的表现相似。目前无特效治疗药物及预防措施。
因CP通过机体免疫调节作用治疗SARS,目前没有关于CP在体外直接抗病毒的相关研究[35],仅有一些临床病例报道及回顾性分析CP的治疗效果。
2003年SARS-CoV传播期间,CP被用于抗病毒和激素治疗无效的3位医护和研究人员,各输注500 mL CP 24 h后,患者体温从>38℃下降到<37℃,放射学检查好转,有患者出院时肺部感染完全消失[36]。另有一组对比CP治疗组(19例)和高剂量激素治疗组(21例)结果提示,接受CP治疗的患者生存率提高(100%∶66.2%),出院率也提高(77.8%∶23.0%)[37]。
回顾性分析2003年SARS流行期间香港80例使用CP治疗的患者,输注200 mL~400 mL CP治疗后的SARS患者22天出院率高于常规治疗组;死亡率明显降低,并且使用CP的时机越早,效果越佳[6,37]。2015年Mair-Jenkins等系统分析了CP和超免疫球蛋白(hyperimmune Ig)在治疗SARS时的有效性,分析显示相对于使用安慰剂或没有予以治疗手段的患者,治疗组的死亡率下降75%[38]。
2.3 MERS-CoV感染:MERS-CoV可以引起中东呼吸综合征,病毒同属于冠状病毒。2012年首次发现于沙特阿拉伯当地居民,临床表现与SARS相似,有超过1 900例确诊病例,WHO报道的死亡率为36%。目前缺乏有效的临床治疗手段,没有预防疫苗。因其高致死率,研究者开展了广泛的体外、体内及临床试验。2013年WHO将CP作为MERSCoV感染的潜在治疗手段[39]。
体外试验及一些小鼠试验证实mAbs如m336具有中和MERS-CoV作用[40,41];感染MERS-CoV的普通狨,分别输注含有高滴度的超免疫球蛋白血浆和mAbs m336血浆后,临床症状均减轻,但前者的病毒含量下降更为明显,而后者的对普通狨的总体病理改变较为明显[42],说明两种治疗方式不能全面的救治患者。
2015年WHO的MERS-CoV感染工作组联合阿卜杜拉国王国际医学研究中心和海湾合作委员会制定了CP治疗重症中东呼吸综合征患者的临床试验方案。20例重症患者输注血型相符CP,检测指标为输注前和输注后供者和患者的抗MERS-CoV抗体浓度及患者的体内病毒含量。输注结束后对患者进行严密监测,包括血氧变化、胸片、呼吸频率、输血不良反应等[43]。但该临床试验因未能获得足够多的高滴度的CP而未能开展[44]。
2015年韩国一位32岁患者感染MERS-CoV后接受250 mL CP治疗,2 h后出现疑似输血相关急性肺损伤(transfusion-related acute lung injury, TRALI)的症状,该血浆未进行病原灭活,患者的呼吸窘迫症状是否由于血浆引起,未能明确[45]。
2.4 EBOV感染:EBOV属于一种丝状病毒,死亡率达(43.92±0.7)%,有地区报道的死亡率达74%[46]。受当时疾病爆发医疗条件限制,没有有效的治疗药物和疫苗。受被动免疫治疗的启发,1995年EBOV爆发期间,专家共采集201单位含有抗EBOV抗体的CP进行冻存,其中的2单位CP被用于一个感染的实验室人员,并顺利治愈,提示CP对EBOV患者可能有治疗效果[23]。
2014年WHO提出CP可能是治疗EBOV感染潜在的方法,并发布了对康复者血浆采集的指导意见,提倡开展临床对照试验,获得CP治疗的效果数据[7]。随后多个国家准备开展临床试验。2015年系统分析数据显示接受CP治疗的患者生存率未见明显提高,随后分析可能是CP中所含中和性抗体滴度太低引起CP治疗和生存率不相关的结果[47,48]。2018年一组试验证实高滴度抗-EBOV抗体的CP在降低患者体内病毒负荷上优于低滴度的CP[49]。在开展CP治疗期间有患者输注CP后发生TRALI的报道,提示临床应重视CP引起的急性肺损伤等副反应[50]。关于CP治疗EBOV病毒感染需更多的临床数据支持。
因EBOV引起的严重致死率,WHO号召各国积极开展疫苗研发,截止目前,针对病毒的糖蛋白GP1,2生产的疫苗已经开展临床试验。减毒活体重组小泡病毒候选疫苗(rVSVΔG-ZEBOV-GP)2018年已经被美国食品药监局和欧盟认可[51],并于2019年被欧洲药品管理局赋予销售许可。2019年底,中国和俄罗斯也获得了该疫苗的销售许可证。
2.5 SARS-CoV-2感染:2019年底开始爆发的SARS-CoV-2感染可以引起严重急性呼吸综合征肺炎,称为2019新型冠状病毒肺炎COVID-19,目前已引起全球流行性传播。截止目前,对于COVID-19尚无特效治疗方法。基于以往CP免疫疗法在流行性病毒感染治疗的经验基础上,其用于SARSCoV-2感染有很强的可行性。国家卫健委颁布了对重症和危重症期的COVID-19患者可试行CP治疗[10],但患者对病毒的首次免疫应答反应出现于发病10~14天,伴随着病毒的清除开始,因此早期应用CP对于清除循环中的病毒效果可能更佳[6]。
对于病情进展快、重症、危重症的新冠肺炎患者,使用CP治疗时可遵循以下原则[10]:①原则上病程不超过3周;新冠病毒核酸检测阳性或临床专家判定患者存在病毒血症。②病情进展快的重症患者,危重症早期患者或经临床专家综合评估需要进行血浆治疗的患者。③对于危重症终末期,多器官功能衰竭无法逆转的患者则不宜使用CP治疗。
COVID-19患者CP输注量,通常为200~500 mL(4~5 mL/kg)。按照交叉配血次侧相容性原则输注,血浆不规则抗体筛查阴性的血浆可直接进行ABO相容性输注,优先使用ABO同型血浆。
目前WHO对COVID-19重点关注于预防、监测及支持治疗,没有提出针对SARS-CoV-2特殊的治疗方法,但CP作为一种传统的被动免疫疗法,相对于激素冲击疗法,不良反应低,可作为一种潜在的治疗方法。
2.6 其它:CP也被用于胡宁病毒(Junin virus)感染引起的阿根廷出血热[52,53]。1979年开展的一项双盲临床试验对照分析显示使用CP治疗组的患者死亡率低于使用普通血浆治疗组。通过分析1959~1983年期间爆发的阿根廷出血热病例共计4 433例患者,可以发现常规治疗方式死亡率为42.85%,而使用CP治疗的患者死亡率仅有3.29%,死亡率大幅下降[54]。
3 CP治疗的不良反应 同种异体的康复者恢复期血浆输注可能引起一些不良反应,主要有[55,56]:过敏反应,主要由同种异体血浆中的致敏蛋白或患者体内有抗-IgA抗体引起;非溶血性发热输血反应(febrile nonhemolytic transfusion reaction, FNHTR),与血浆中同种异体白细胞、血小板抗体、细胞因子、白介素等有关;TRALI,主要由康复者恢复期血浆内白细胞抗体(如HNA抗体、HLA抗体)或其它非中和性抗体引起;输血相关循环超负荷(transfusion -associated circulatory overload, TACO),主要由血浆输注时速度过快或输注量超过患者心脏负荷而引起;急性溶血性输血反应;迟发性溶血性输血反应等。
4 CP治疗的局限性及应用前景 结合既往CP治疗各种病毒性感染疾病的临床经验,CP用于COVID-19治疗时,有以下一些局限性:① 目前缺乏高质量的临床随机对照研究,CP作为潜在的治疗手段需要完善的临床随机对照研究提供数据来证实它们的安全性和有效性[15,57];② 需要足够多的康复捐献者,以获得高滴度的中和抗体;③ 血浆输注可能引起患者发生ARDS,需及时辨别疾病本身进展和输注不良反应,积极采取治疗措施。
随着大规模流行病的发生,CP治疗越来越被广泛的应用,有以下几方面原因:每次可以采集到较多量的血浆,并且可以反复进行单采;因采集血浆时红细胞回输,不会影响康复者血红蛋白水平;临床治疗中,相比于抗病毒药物及激素对患者产生的不良反应,CP治疗更为安全,并且在无特定药物和或治疗措施无效的情况下,CP对患者具有独特的治疗作用。因此,CP在病毒感染性疾病如COVID-19感染时具有良好的应用前景。
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