Nature文章解析｜多组学研究mRNA疫苗BNT162B2人体免疫应答

转自Olink Proteomics



#mRNA疫苗#
论文导读
斯坦福医学院团队近日在《自然》杂志发表新作，借助Olink免疫炎症蛋白组学分析和单细胞转录组学平台，详细阐述了Pfizer-BioNTech mRNA疫苗BNT162B2再次注射后，人体免疫系统对SRAS-CoV-2野生型病毒及突变株的天然免疫应答和获得性免疫应答。
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https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-approves-first-covid-19-vaccine


美国FDA已宣布正式批准首款 COVID-19 疫苗上市，该疫苗来自 Pfizer-BioNTech 针对COVID-19研发的 mRNA疫苗BNT162B2 。获批后，BNT162B2疫苗商品名被正式命名为 Comirnaty，用于预防 16 岁及以上人群的 COVID-19 疾病。此外，该疫苗还可以根据紧急使用授权 (EUA) ，继续为12至15岁的青少年以及某些免疫功能低下的群体提供第三剂疫苗。


在不到一年的时间内，两个mRNA疫苗（ Moderna公司的mRNA-1237和BioNtech公司BNT162B2）获得新冠治疗紧急使用授权，现在BNT162B2又获FDA正式批准，这已经成为疫苗界的一个里程碑。随着SARS-CoV-2病毒不断突变进化，新冠病毒和人体免疫系统之战，已经快速升级，并呈旷日持久之势。Moderna和BioNTech两家公司，已先后向FDA提交第三针疫苗注射上市申请，BNT162B2针对特殊群体已获第三针紧急使用授权。


然而，mRNA疫苗在注射之后如何激活免疫系统；再次注射之后，怎样保持长期免疫力；这些问题都还没有明确的科学答案。在上市申请未被正式批准及充分验证之前，各个机构众说纷纭，民众反应也是百态层出。然而，生活永远不是一场科学实验。我们需要有证可循的数据验证、专业解读和正确的防疫指导来一起对抗这场旷日持久的防疫之战。


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斯坦福医学院研究团队通过对56例再次接种BNT162B2疫苗的健康人样品进行系统研究后发现，接种疫苗后能诱导人体快速产生针对野生型及突变型毒株的中和性抗体，并显著提高抗原特异性多功能CD4和CD8阳性T细胞数量。天然免疫系统对第二针的反应，比第一针反应更加强烈，证据有三：
1

CD14+CD6+阳性炎症单核细胞数量升高

2

血浆中干扰素INFγ浓度显著升高

3

抗病毒天然免疫系统具有转录学特征标签


文中通过多种免疫学方法评价了疫苗接种后T细胞反应和中和性抗体产生。发现再次注射BNT162B2疫苗后，中和性抗体在第90-120天内能提高两倍左右，其效果与Moderna mRNA-1273效应相当。CD4和CD8阳性细胞都有免疫应答，但与中和性抗体产生并无相关性。


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文中进一步采用Olink血浆蛋白组学平台的免疫炎症Panel，对31例免疫者的血浆样品进行多重细胞因子检测分析发现：免疫者血浆中共检测到67种细胞因子；其中INFγ和CXCL10两个细胞因子在初次免疫后的第1天和第2天就有显著升高；INFγ在第22天比第一天又提高11.3倍；CXCL10在第23天达到峰值；抗炎症因子IL10在第二次免疫和初次免疫显示相似的趋势（如下图所示）。


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Olink血浆细胞因子检测对比分析火山图，初次免疫（左图），二次免疫（右图）


研究团队对Olink血浆蛋白组学检测到的第1天到第22天的INFγ细胞因子数据，进行以时间轴的系统分析，再次确认INFγ浓度在二次免疫后比初次免疫有显著变化（如下图f）。同时，进一步分析了INFγ和pSTAT磷酸化的相关性，发现INFγ表达水平和不同细胞类型中的pSTAT1及pSTAT4磷酸化密切相关（如下图g-h）。


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随后，文中又采用单细胞转录组学技术对免疫者样品进行了系统分析，结合之前的Olink蛋白组学数据，最后得出结论：BNT162B2疫苗在二次免疫后可显著提升以INFγ为代表的先天免疫防御；随着INFγ浓度持续显著提高，“细胞因子反馈”调节进一步激活免疫系统；二次免疫后，骨髓细胞出现mRNA免疫后独特转录学特征标签C8蔟，这一特征与天然免疫中INF介导的HLA-DR低表达现象截然不同。以上研究数据及结论，将为mRNA疫苗的系统疫苗学评价提供重要的可参考依据，并可更广泛地推广到其他疫苗的临床应用中。


研究结论

截止至发稿日，已有237篇文章采用Inflammation Panel多重细胞因子检测平台，广泛应用于神经系统、心血管、内分泌、炎症、肿瘤、感染和免疫类疾病等。这237篇文章中，有接近半数的文章与人群队列研究和临床试验密切相关，有巨大临床转化应用潜力。目前已有5项采用了Olink PEA技术的COVID-19相关临床试验正在进行中，这些临床试验将为新冠肺炎及其并发症治疗带来新曙光。



Olink Target 96 Inflammation Panel


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  • 该试剂盒同时测量92种与炎症相关的细胞因子，涉及炎症反应、细胞因子刺激反应、凋亡等生物学过程

  • 该Panel包含的蛋白主要与癌症、神经系统、炎症、心血管、肺部疾病、感染性疾病相关


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截止至2021年8月，采用Inflammation Panel已经发表了237篇文章，广泛应用于神经系统、心血管、内分泌、炎症、肿瘤、感染和免疫类疾病等。这237篇文章中，有接近半数的文章与人群队列研究和临床试验密切相关，有巨大临床转化应用潜力。目前已有5项采用了OlinkPEA技术的COVID-19相关临床试验正在进行中，这些临床试验将为新冠肺炎及其并发症治疗带来新曙光。


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