年龄和严重急性呼吸综合征冠状病毒2突破性感染对三剂2019冠状病毒病mRNA疫苗后体液免疫应答的影响

Impact of Age and Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Breakthrough Infection on Humoral Immune Responses After Three Doses of Coronavirus Disease 2019 mRNA Vaccine

作者信息Francis Mwimanzi, Hope R Lapointe, Peter K Cheung, Yurou Sang, Fatima Yaseen, Rebecca Kalikawe, Sneha Datwani, Laura Burns, Landon Young, Victor Leung, Siobhan Ennis, Chanson J Brumme, Julio S G Montaner, Winnie Dong, Natalie Prystajecky, Christopher F Lowe, Mari L DeMarco, Daniel T Holmes, Janet Simons, Masahiro Niikura, Marc G Romney, Zabrina L Brumme, Mark A Brockman
PMID36910697
发布时间2023-02-09
DOI10.1093/ofid/ofad073

实验完整度

中

包含对116名成年人的纵向队列研究,检测结合抗体、ACE2置换和活病毒中和,并进行相关性及回归分析,但缺乏独立机制验证。

主要模型

医护人员队列(HCW) 老年人队列(OA) VeroE6-TMPRSS2细胞

重点核对

参与者年龄分组:HCW中位年龄40岁,OA中位年龄78岁 第三剂疫苗类型:BNT162b2或mRNA-1273,剂量(mRNA-1273在老年人中为100μg,年轻人为50μg) 样本时间点:第三剂后1、3、6个月 SARS-CoV-2感染状态:通过PCR/抗原检测或抗核衣壳抗体确认 活病毒中和试验:使用WT、Omicron BA.1和BA.5毒株,稀释范围1:20至1:2560

摘要

背景:三剂2019冠状病毒病(COVID-19)mRNA疫苗后的长期免疫应答数据仍然有限,尤其是在老年人和Omicron突破性感染后。方法:我们量化了116名年龄24-98岁、在研究期间保持COVID-19未感染或经历首次严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)感染的成年人中,第三剂后长达6个月的野生型和Omicron特异性血清免疫球蛋白(Ig)G水平、血管紧张素转换酶2置换活性和活病毒中和活性。结果:在78名在整个随访期间保持COVID-19未感染的参与者中,年轻和年长成年人的野生型和Omicron-BA.1特异性IgG浓度相当,尽管两组中BA.1特异性应答始终显著低于野生型特异性应答。在COVID-19未感染的年轻和年长成年人中,野生型和BA.1特异性IgG浓度以相似速率下降,中位半衰期为69至78天。在COVID-19未感染个体中,抗病毒抗体功能随时间显著下降,尤其是在年长成年人中:到6个月时,96%的年长成年人的BA.1特异性中和活性检测不到,而年轻成年人为56%。38名参与者经历的SARS-CoV-2感染将IgG水平和中和活性提升至仅疫苗接种诱导的水平之上。然而,BA.1特异性中和活性仍显著低于野生型,而BA.5特异性中和活性更低。第三剂后1个月较高的Omicron BA.1特异性中和活性是降低SARS-CoV-2感染风险的独立相关因素。结论:结果强调了第三剂COVID-19 mRNA疫苗对各个年龄段成年人的免疫益处,并确定疫苗诱导的Omicron特异性中和活性是保护性免疫的相关因素。然而,全身抗体应答和功能,特别是Omicron特异性中和活性,在COVID-19未感染个体中迅速下降,尤其是在年长成年人中,支持需要额外的加强剂量。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
三剂COVID-19 mRNA疫苗后,年龄和SARS-CoV-2突破性感染如何影响体液免疫应答的幅度和持久性?
核心机制
第三剂疫苗诱导的Omicron特异性中和活性是保护性免疫的相关因素;Omicron感染通过暴露于Omicron刺突蛋白增强特异性应答,但Omicron变异株的免疫逃逸导致BA.5中和活性始终较低。
主要证据
在116名成年人中纵向检测了野生型和Omicron(BA.1, BA.2, BA.3, BA.5)特异性IgG、ACE2置换和活病毒中和;发现Omicron特异性功能下降更快,尤其在老年人中;并通过回归分析确定BA.1中和活性与感染风险相关。
研究意义
作者提出,额外加强剂量对于未感染的个体特别是老年人是必要的;含有Omicron刺突抗原的二价疫苗可能提供针对流行变异株的优越免疫应答。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

参与者招募和特征分析

建立年龄分层的纵向队列,记录健康、疫苗和感染状态。

招募69名医护人员和47名老年人,收集社会人口学、健康、疫苗信息,并通过自我报告或抗N抗体检测确认感染状态。

2

第三剂疫苗接种后体液免疫检测

评估第三剂疫苗后抗野生型和Omicron变体的抗体结合、ACE2置换和中和活性。

在第三剂后1、3、6个月采集血清/血浆,使用V-plex ELISA检测IgG和ACE2置换,使用活病毒中和试验评估中和活性。

3

突破性感染后混合免疫应答评估

评估SARS-CoV-2感染对疫苗诱导的抗体应答的增强效果,并比较年龄组差异。

对38名感染参与者,在感染后时间点(3或6个月)检测IgG、ACE2置换和中和活性,并与未感染组比较。

4

针对新Omicron变体的应答评估

检测对BA.2、BA.3和BA.5的免疫应答,并评估交叉反应性。

在25名未感染参与者的亚组中,使用V-plex检测BA.2和BA.3的IgG和ACE2置换;在36名感染参与者的亚组中,使用活病毒中和试验检测BA.5。

5

感染风险的相关因素分析

确定与突破性感染风险相关的免疫指标。

使用单变量和多变量逻辑回归分析社会人口学、健康和疫苗变量以及1个月免疫应答与感染风险的关系。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证抗体功能(ACE2置换)
验证病毒中和活性
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
V-plex SARS-CoV-2(IgG)ELISA试剂盒(Panel 22)Meso Scale DiagnosticsPanel
V-plex SARS-CoV-2(ACE2)ELISA试剂盒(Panel 22)Meso Scale DiagnosticsPanel
Elecsys抗SARS-CoV-2检测Roche Diagnostics--
VeroE6-TMPRSS2细胞JCRBJCRB-1819
Meso QuickPlex SQ120Meso Scale Diagnostics--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
参与者特征
年龄、性别、健康状况、疫苗类型和剂量、感染状态
阅读提示:Table 1、Methods: Participants
样本采集和时间点
第三剂后1、3、6个月的样本采集时间
阅读提示:Table 1、Methods: Specimen Collection
抗体结合检测
血清稀释度1:10000,ELISA板类型,检测设备
阅读提示:Methods: Assays
ACE2置换检测
血清稀释度1:40,ELISA板类型
阅读提示:Methods: Assays
活病毒中和试验
病毒株(WT、BA.1、BA.5),靶细胞(VeroE6-TMPRSS2),血浆稀释范围,感染时间
阅读提示:Methods: Assays, Figure legends
感染风险分析
回归模型变量、时间窗口
阅读提示:Methods: Statistical Analyses, Supplementary Table 1