如何看待新型冠状病毒肺炎的潜在抗体依赖性增强效应与疫苗

何 勇

(陆军特色医学中心呼吸与危重症医学科，重庆 400042)

2021年5月24日，著名的《Cell》期刊发表了一篇来自日本大阪大学的论文[1]，论文提到新型冠状病毒肺炎(COVID-19)患者体内的某些非中和抗体可使病毒感染细胞的能力增强，即可以导致抗体依赖性增强(antibody-dependent enhancement，ADE)效应。ADE究竟意味着什么？这篇论文真的证实了新型冠状病毒(SARS-CoV-2)存在ADE效应吗？是否需要担心ADE，还能放心接种新冠疫苗吗？目前，我国正处于SARS-CoV-2疫苗接种扩面的关键时期，疫苗的接种事关群体免疫的建立。此次大阪大学的研究结论一定程度上引发了公众对于SARS-CoV-2疫苗接种的疑虑和担心，为此，我们有必要就该文进行客观、专业的分析，以帮助大家更好地理解ADE效应与SARS-CoV-2之间的关系。

ADE是指病毒在感染宿主细胞时，其产生的相关抗体增强其感染能力的现象。换言之，经自然感染或疫苗接种后，再次接触相关病毒时，体内产生的抗体可能会增强病毒的感染能力，最终导致病情加重。SARS-CoV-2是否存在ADE效应一直受各界学者关注[2-5]。作者团队曾在《重庆医学》发表题为“新型冠状病毒肺炎的潜在抗体依赖性增强效应”[6]的论文，详细梳理、分析了ADE效应的概念、影响和会诱发ADE的病毒种类，并指出SARS-CoV-2可能存在潜在的ADE效应。但这都只限于理论推测，一直没有得到证实。此次大阪大学的研究人员通过分析来自COVID-19患者的抗体，首次发现在感染SARS-CoV-2后既会产生抵御感染的中和抗体，也会产生增强感染的抗体(infection-enhancing antibodies)，即感染增强性抗体。该研究通过筛选COVID-19患者体内存在的抗S蛋白各区域的多种单克隆抗体，结果发现抗S蛋白N末端的抗体能明显增加S蛋白与血管紧张素转化酶2(ACE2)的结合力，竞争实验和抗体结合位点的结构定位均验证了这一结果，并且这种增加的结合力可以直接导致病毒的感染性增加，这就意味着可能出现ADE效应[1]。从专业角度来看，本文的确发现了SARS-CoV-2的ADE现象。

但是，该研究发现，SARS-CoV-2的ADE效应是由S蛋白N端结构域(N-terminal domain，NTD)表位抗体引起的，这与常规的Fc介导的ADE效应有明显的不同。通常情况下，人体感染病毒之后，不仅产生中和抗体，也会产生海量的多种多样的抗体，这里面就包括非中和抗体。当个体之前遭遇的感染或疫苗接种所产生的非中和性抗体在其下一次再度接触病原体时不仅不能杀伤病毒，反而成为“带路党”，使门户敞开，允许病毒通过抗体受体进入到通常情况下不可能进入的细胞(通常是免疫细胞，如巨噬细胞)中肆意复制。这样造成的后果，就是感染程度反而比一般情况下更严重，并可能导致更为过度的免疫反应。当然，即使是中和抗体，如水平过低而无法提供充分的免疫之时也可能发生ADE。对抗病毒的IgG抗体是通过Fc段与效应分子或者细胞相互作用的，Fc段的受体FcR在很多组织细胞和免疫细胞表面有表达。FcR帮助抗体和病毒组成的复合体更高效地进入靶细胞，甚至FcR能帮助某些病毒进入不表达病毒结合受体的细胞从而导致ADE。这是常规的Fc介导的ADE。登革热病毒、呼吸道合胞病毒(RSV)、黄热病毒都是通过这种机制介导ADE的产生[7-8]。此次大阪大学通过体外实验发现了增强SARS-CoV-2入侵能力的抗体，这种抗体则是通过改变病毒刺突蛋白的结构，与其NTD结合，这个结合将受体结合域 (RBD)的构象改变成开放型，从而增加了RBD与ACE2受体的结合，使其更容易和细胞表面的ACE2受体结合。也就是说，造成SARS-CoV-2感染力增强的抗体，不是来自通常认为的抗SARS-CoV-2的非中和性抗原，而是直接抗中和性的S蛋白的抗体，这与经典ADE不同，这种抗体并没有利用自身片段协助病毒入侵，只是间接发挥了作用。这种ADE非常特别，不是通常所说的通过Fc受体或补体受体介导的ADE，以前没有发现过这种现象导致的ADE。这也是该文能发表在《Cell》的一个重要原因。可以说该研究通过实验现象证实了SARS-CoV-2存在ADE的可能性，但不是说在临床上真的发现了SARS-CoV-2的ADE。即便如此，仍然引起了大家对ADE现象的极大讨论和关注。因为如果ADE确实存在，经自然感染或接种疫苗后，如再次接触相关病毒，体内产生的抗体可能会增强其感染能力，最终导致病情加重。这必然会导致大众对疫苗接种的疑虑和担心：疫苗接种后，如果遭遇SARS-CoV-2，会不会比不接种更容易感染？更容易出现重症？

决定抗体是否会引起ADE的因素主要包括：抗体的特异性、滴度、亲和力及抗体的亚型[9]。针对一个具体的病原体而言的，不管是自然感染还是疫苗接种，人体的免疫反应都是多方面和多方位的，机体经抗原免疫后，会出现针对多个表位的多克隆抗体反应，出现可以消灭病毒的中和性抗体和另一些非中和性抗体。即便单个抗体具有ADE效应，也难以决定血清的中和性。这些抗体并不是必然会导致ADE。大阪大学的研究是筛选COVID-19患者体内存在的抗S蛋白各区域的多种单克隆抗体后得到的体外实验结果。这种特殊的抗体在体内虽然存在，但在众多的抗体集合中其滴度或亲和力是否足以发挥作用、足以导致SARS-CoV-2致病性增强，这是非常关键的。致病性增强，不是在实验室的培养皿或试管里看到变化就完全证实了，而应该是如果发生二次感染，二次感染时的个体病情会加重；如果是接种疫苗导致ADE，那么证据会是接种疫苗的人反而出现了更多重症感染。因此，SARS-CoV-2的确能诱导机体产生有ADE潜能的抗体，但该抗体是否致病，尤其是在人体中是否能发挥足够的作用导致ADE仍是不确定的。如果该抗体更容易导致ADE，二次感染中重症的比例会大幅度增加，甚至二次感染本身就会更多见。但现实是，SARS-CoV-2二次感染虽然有发生，但并不属于常见情况，也未发现二次感染后重症增加的风险。这说明该抗体诱发ADE的概率是非常低的。在现实世界中没有见到COVID-19加重的趋势，特别是在广泛接种了疫苗的国家。依据以色列、丹麦和英国群体免疫效果判断，SARS-CoV-2感染人数持续下降，这说明人群没有因为接种疫苗发生明显的ADE。事实上康复期血浆治疗虽然疗效有限，但也并没有加重接受治疗的患者的病情，同样证明目前未发现SARS-CoV-2产生ADE的临床证据。

ADE是影响疫苗开发的非常重要的因素。20世纪60年代美国研发的麻疹、RSV的灭活疫苗都发生了ADE，随后疫苗项目均被终结；2016年，菲律宾开发了一种能够预防所有4种血清型的登革热疫苗，当一些孩子在接种疫苗后又接触到野生型登革热之后，有14例因严重的症状而死亡[10]。通常登革热首次感染时症状是相当轻的，换言之如果不接种疫苗，即使感染也很可能不会导致如此严重的病情。目前，在SARS-CoV-2疫苗的研发中，科学家精心设计疫苗瞄准了最不可能导致ADE的SARS-CoV-2蛋白的S2亚基，并使用动物研究来发现可能的ADE，同时还在SARS-CoV-2疫苗获得紧急使用授权之后的真实世界临床应用中寻找迹象。值得庆幸的是，到目前为止还没有发现过ADE。相反，疫苗接种之后的效果一再证实重症与住院患者减少、死亡率降低。即使目前已经上市的所有SARS-CoV-2疫苗都是针对SARS-CoV-2原始株开发的，随着更多变异株的出现，到目前为止，ADE并没有在任何一款已上市SARS-CoV-2疫苗中出现。基于ADE原理有理由担忧当出现足够不同的变异株可能导致ADE，但目前看来，虽然一些变异株降低了疫苗对于轻度到中度感染的保护效果，但也未曾因为变异株的出现而出现ADE。所以，目前可以继续在临床应用中观察接种人群SARS-CoV-2感染率和严重程度，但不必谈“ADE”色变而中断疫苗的接种。

当然，在SARS-CoV-2疫苗的研发过程中，仍然要关注ADE的潜在可能。减少ADE风险的关键在于提高抗体的质量，主要包括抗原表位与佐剂的选择[11-12]。抗原表位的选择尤其重要，尽量选择优势抗原表位诱导出高滴度、高特异性的抗体，尽量避免该研究所发现的能抗S蛋白N末端的抗体的产生。从ADE的发生机制入手，也能为疫苗研发“避雷”。既然大部分ADE效应是由细胞表面Fc受体介导发生的，那么封阻细胞表面的特定Fc受体，则可以防止病毒-抗体复合物与Fc受体结合，进而阻止ADE效应[13]。因此，在开发疫苗时，不但要保证诱导出高质量的中和抗体，最重要的是还要尽量选择可以诱导强细胞免疫的疫苗。实际上，机体清除病毒也依赖于细胞免疫，因为中和抗体只能对细胞外的病毒起作用，对于进入细胞内的病毒无能为力。病毒在细胞内会将其蛋白信息表达在感染的细胞表面，而杀伤性T淋巴细胞能够识别这些信息，从而发动攻击，将病毒与其感染的细胞共同杀灭。那些能够诱导足量有效的中和抗体且不额外诱导其他各种非中和抗体的疫苗是最不可能诱发ADE的，因此，mRNA疫苗比传统疫苗如灭活疫苗更不容易诱发ADE。除了疫苗以外，开发单克隆抗体、制备抗体药物也是一种不错的选择[14-15]。单克隆抗体易于通过基因工程学编辑，如仅使用抗体的Fab段、或使用工程学对抗体的Fc段进行改造(如引入突变)，都可以显著提高安全性。南开大学与上海交通大学附属新华医院、中国科学院武汉病毒研究所及高诚生物医药(杭州)有限公司等单位合作，成功从康复COVID-19患者体内分离到能够高效抑制病毒入侵的中和抗体P4A1、P20A2和P20A3，通过X射线晶体学提供的高分辨率结构信息，清晰阐释了中和抗体P4A1的药理机制。该抗体在恒河猴COVID-19疾病模型中展现出良好的治疗效果[16]。

对于ADE，既不要谈虎色变，也不要掉以轻心。ADE对SARS-CoV-2来讲，目前并不能以有或无来判断，或许其是一个渐进的过程。当病毒变异慢慢积累，直到积累到某个阶段能逃过免疫监视那就有可能出现ADE。所以，在病毒发生本质的变异前实现群体免疫，与病毒变异赛跑，还是需要通过快速的疫苗接种来完成。最终应该是有效的疫苗而不是被动的隔离将带人们走出悲惨的疫情世界！对于普通民众，大家要做和能做的依旧是戴口罩、不聚集，勤洗手，坚持到最后的胜利！