SARS-CoV-2 mRNA疫苗在未感染和既往感染人群中诱导强烈的特异性及交叉反应性IgG和不均一的 neutralizing抗体

SARS-CoV-2 mRNA vaccine induces robust specific and cross-reactive IgG and unequal neutralizing antibodies in naive and previously infected people.

作者信息Tara M Narowski, Kristin Raphel, Lily E Adams, Jenny Huang, Nadja A Vielot, Ramesh Jadi, Aravinda M de Silva, Ralph S Baric, John E Lafleur, Lakshmanane Premkumar
PMID35090596
期刊Cell Rep
发布时间2022-02-01
DOI10.1016/j.celrep.2022.110336

实验完整度

研究包含临床队列纵向样本分析、ELISA、活病毒中和试验、多重替代中和试验,但缺乏独立验证或机制验证。

主要模型

健康医护人员队列 Vero E6细胞

重点核对

168名mRNA疫苗接种者,其中20例既往感染,148例未感染 接种BNT162b2或mRNA-1273疫苗 样本采集时间点:接种前、第一剂后(中位21天)、第二剂后(中位54天) 活病毒中和试验使用SARS-CoV-2荧光素酶报告病毒,Vero E6细胞 多重替代中和试验检测ACE2阻断抗体

摘要

理解疫苗介导的针对严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)的保护作用对于战胜全球冠状病毒病2019(COVID-19)大流行至关重要。我们在三个时间点(接种前、第一剂后和第二剂后)调查了168名健康个体中针对参考株、七种变异株和季节性冠状病毒的mRNA疫苗诱导的抗体反应。完全接种后,未感染和既往感染个体均产生了相当强的SARS-CoV-2刺突蛋白抗体和不同水平的针对季节性冠状病毒的交叉反应性抗体。然而,未感染个体中SARS-CoV-2 neutralizing抗体的强度和频率低于既往感染个体。在第一剂疫苗后,三分之一的既往感染个体缺乏neutralizing抗体;第二剂后改善至五分之一。在所有个体中,针对Alpha和Delta变异株的neutralizing抗体反应弱于针对参考株。我们的发现支持未来针对新兴SARS-CoV-2变异株的定制疫苗接种策略,因为mRNA疫苗诱导的neutralizing抗体在个体间高度可变。

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
mRNA疫苗在未感染和既往感染个体中诱导的binding和neutralizing抗体反应如何,以及对SARS-CoV-2变异株和季节性冠状病毒的交叉反应性如何?
核心机制
mRNA疫苗诱导的neutralizing抗体反应在个体间高度可变,分为三组:group1无或弱反应,group2初始强后下降,group3初始弱后增强。
主要证据
来自168名健康医护人员接种mRNA疫苗后的纵向血清样本,通过ELISA检测binding抗体,活病毒中和试验和多重替代中和试验评估neutralizing抗体。
研究意义
支持未来针对新兴SARS-CoV-2变异株的定制疫苗接种策略,并提示既往感染可能从两剂疫苗中获益。

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

确定SARS-CoV-2血清状态

通过RT-PCR和血清学检测确定参与者既往感染状态,分为未感染和既往感染。

收集237名医护人员的血清样本,检测SARS-CoV-2核衣壳抗体和刺突RBD抗体,结合RT-PCR结果确定血清状态。

2

抗体亚型分析

评估mRNA疫苗第一剂和第二剂后IgG、IgM、IgA抗体的产生动力学。

通过ELISA检测全刺突和RBD抗原的IgG、IgM、IgA抗体水平。

3

刺突IgG抗体定量比较

比较未感染和既往感染个体在疫苗接种后全刺突、RBD、NTD的IgG抗体水平。

通过滴定ELISA测量全刺突、RBD和NTD IgG抗体,计算曲线下面积(AUC)。

4

活病毒中和试验

评估mRNA疫苗接种后对SARS-CoV-2参考株的中和抗体滴度,并比较未感染和既往感染个体。

使用SARS-CoV-2荧光素酶报告病毒感染Vero E6细胞,测定50%中和滴度(Neut50)。

5

多重替代中和试验检测变异株

评估mRNA疫苗诱导的抗体对参考株及七种变异株的ACE2阻断活性。

使用MSD多重免疫测定法检测对参考株和变异株(包括Delta、Alpha、Beta、Gamma等)的ACE2阻断抗体百分比。

6

季节性冠状病毒交叉反应性抗体分析

评估mRNA疫苗接种后针对四种地方性人类冠状病毒(OC43、HKU1、NL63、229E)的交叉反应性IgG抗体水平。

通过滴定ELISA检测针对SARS-CoV-2和四种HCoV全刺突蛋白的IgG抗体。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
辣根过氧化物酶标记的山羊抗人IgGJackson ImmunoResearch109-035-008
辣根过氧化物酶标记的山羊抗人IgMJackson ImmunoResearch109-035-043
辣根过氧化物酶标记的山羊抗人IgAJackson ImmunoResearch109-035-011
小鼠抗MBP抗体New England BiolabsE8032L
碱性磷酸酶标记的山羊抗人IgGSigma-AldrichA9544
碱性磷酸酶标记的山羊抗人IgMSigma-AldrichA3437
碱性磷酸酶标记的山羊抗人IgAAbcamAB97212
Halotag PEG生物素配体PromegaG8281
HCoV-NL63刺突蛋白Sino Biological40604-V08B
HCoV-OC43刺突蛋白Sino Biological40607-V08B
HCoV-229E刺突蛋白Sino Biological40605-V08B
HCoV-HKU1刺突蛋白Sino Biological40606-V08B
Strep-Tactin琼脂糖树脂IBA Lifesciences GmbH2-1201-002
Ni-NTA琼脂糖Qiagen30210
Nano-Glo荧光素酶检测系统PromegaN1120
链霉亲和素Invitrogen434302
NAP封闭剂G-Biosciences786-190
V-PLEX SARS-CoV-2 Panel 13 (ACE2) 试剂盒MESO SCALE DIAGNOSTICS, LLCK15466U-2
Vero E6细胞ATCCCRL1586
Expi293表达系统Thermo Fisher ScientificA14635
SARS-CoV-2核衣壳表达质粒Addgene157867

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
队列和样本
参与者数量、年龄、性别、既往感染状态定义、样本采集时间点
阅读提示:STAR Methods: Experimental model and subject details, Clinical study
疫苗接种
疫苗类型和剂量(BNT162b2或mRNA-1273)、接种间隔、采样时间
阅读提示:Results: Determination of SARS-CoV-2 serostatus among mRNA vaccine recipients; Discussion
抗体检测
抗原(全刺突、RBD、NTD)、血清稀释倍数、ELISA步骤、检测波长
阅读提示:STAR Methods: Generation 2 RBD or NTD ELISA, Full-length spike protein ELISA
活病毒中和试验
病毒株(SARS-CoV-2 nLuc)、细胞系(Vero E6)、血清起始稀释度、病毒量(75 PFU)、孵育时间(48小时)
阅读提示:STAR Methods: Live virus neutralization assay
多重替代中和试验
MSD试剂盒类型、血清稀释度、检测仪器、计算结果方式
阅读提示:STAR Methods: Multiplex surrogate neutralization assay