健康个体与免疫受损个体对SARS-CoV-2 mRNA疫苗的生发中心反应

Germinal center responses to SARS-CoV-2 mRNA vaccines in healthy and immunocompromised individuals.

作者信息Katlyn Lederer, Emily Bettini, Kalpana Parvathaneni, Mark M Painter, Divyansh Agarwal, Kendall A Lundgreen, Madison Weirick, Kavitha Muralidharan, Diana Castaño, Rishi R Goel, Xiaoming Xu, Elizabeth M Drapeau, Sigrid Gouma, Jordan T Ort, Moses Awofolaju, Allison R Greenplate, Carole Le Coz, Neil Romberg, Jennifer Trofe-Clark, Gregory Malat, Lisa Jones, Mark Rosen, Daniela Weiskopf, Alessandro Sette, Behdad Besharatian, Mary Kaminiski, Scott E Hensley, Paul Bates, E John Wherry, Ali Naji, Vijay Bhoj, Michela Locci
PMID35202565
期刊Cell
发布时间2022-03-17
DOI10.1016/j.cell.2022.01.027

实验完整度

包含人体淋巴结FNA采样、流式细胞术免疫表型分析、AIM实验、假病毒中和实验、ELISA等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制关联分析。

主要模型

健康供体(HDs) 肾移植受者(KTXs) 人腋窝淋巴结FNA样本 外周血单个核细胞(PBMCs)

重点核对

疫苗类型:BNT162b2或mRNA-1273 FNA采样时间:第二剂后第8天(V3) KTXs免疫抑制方案:包括抗胸腺细胞球蛋白诱导和维持免疫抑制 假病毒中和实验:使用D614G和Beta突变株

摘要

疫苗介导的免疫通常依赖于保护性抗体和记忆B细胞的产生,这些抗体和记忆B细胞通常源自生发中心(GC)反应。由于直接探查人类淋巴结存在挑战,尚未对健康个体和免疫受损个体中SARS-CoV-2 mRNA疫苗诱导的GC反应进行深入比较。在此,通过基于细针抽吸的方法,我们分析了健康个体和肾移植受者(KTXs)淋巴结中对SARS-CoV-2 mRNA疫苗的免疫反应。我们发现,与健康受试者不同,KTXs表现出深度受损的SARS-CoV-2特异性GC B细胞反应,同时伴有T滤泡辅助细胞、SARS-CoV-2受体结合结构域特异性记忆B细胞和中和抗体反应的严重受阻。KTXs还表现出降低的SARS-CoV-2特异性CD4和CD8 T细胞频率。广泛而言,这些数据表明免疫受损个体中GC来源的免疫受损,并提示mRNA疫苗接种后某些体液和记忆B细胞反应具有GC起源。

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
SARS-CoV-2 mRNA疫苗是否在健康个体和免疫受损个体(肾移植受者)的淋巴结中诱导生发中心反应,以及这些反应与记忆B细胞和中和抗体的产生有何关联?
核心机制
在健康个体中,SARS-CoV-2 mRNA疫苗在引流淋巴结中诱导SARS-CoV-2特异性GC B细胞和Tfh细胞反应,这些反应与RBD特异性记忆B细胞和中和抗体的产生相关,提示GC反应是这些抗体和记忆B细胞反应的来源。在免疫受损个体中,GC形成受损,导致RBD特异性记忆B细胞和中和抗体反应缺失。
主要证据
通过FNA获取人体淋巴结样本,使用流式细胞术检测GC B细胞和Tfh细胞,ELISA检测结合抗体,假病毒中和实验检测中和抗体,以及AIM实验检测T细胞反应。结果显示健康个体在加强免疫后GC B细胞显著增加,而KTXs中GC B细胞反应缺失。
研究意义
该研究首次直接证明人类生发中心反应与SARS-CoV-2 mRNA疫苗诱导的抗体和记忆B细胞反应相关,并揭示了免疫受损个体中GC反应的缺陷,为优化疫苗策略(如追加剂量)提供了依据。

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

研究设计与样本采集

评估健康个体和肾移植受者对SARS-CoV-2 mRNA疫苗的淋巴结生发中心反应。

招募15名健康供体和15名肾移植受者,分别接种BNT162b2或mRNA-1273疫苗,通过超声引导细针抽吸取样引流淋巴结,并在多个时间点采集血液。

2

淋巴结免疫细胞表型分析

检测并定量生发中心B细胞、Tfh细胞、记忆B细胞和浆母细胞。

对FNA样本和PBMC进行23色流式细胞术分析,使用荧光标记的SARS-CoV-2全长刺突蛋白和RBD四聚体检测抗原特异性细胞。

3

T细胞反应评估

检测SARS-CoV-2特异性CD4和CD8 T细胞频率。

使用活化诱导标志物(AIM)实验,以SARS-CoV-2肽巨库刺激PBMC,通过流式细胞术检测AIM+CD4和CD8 T细胞。

4

血清学与中和抗体分析

测定SARS-CoV-2结合抗体和中和抗体的水平。

采用ELISA检测Full S和RBD特异性IgG、IgM、IgA;使用假病毒中和实验检测针对D614G和Beta变异株的中和抗体。

5

第三剂加强免疫评估

评估肾移植受者接种第三剂mRNA疫苗后能否诱导生发中心反应。

对4名KTXs(其中3名来自原队列)在第三剂后进行FNA和血液采样,检测GC B细胞、Tfh细胞、记忆B细胞和抗体反应。

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
抗人CXCR5 BUV395抗体BD Biosciences740266
抗人CCR4 PE-CF594抗体BD Biosciences565391
抗人CCR6 BV480抗体BD Biosciences566130
抗人CXCR3 BV510抗体Biolegend353726
抗人IgM BUV496抗体BD Biosciences750366
抗人CD4 BUV563抗体BD Biosciences612912
抗人CD11c BUV661抗体BD Biosciences612967
抗人IgD BUV737抗体BD Biosciences612798
抗人CD45RA BUV805抗体BD Biosciences742020
抗人CD138 BV605抗体Biolegend356520
抗人ICOS BV650抗体Biolegend313550
抗人CD20 BV750抗体BD Biosciences747062
抗人CD38 BV785抗体Biolegend303530
抗人CD8α PerCP-eFluor710抗体Invitrogen46-0086-42
抗人CD27 PE-Cy5抗体Invitrogen15-0279-42
抗人CD19 PE-Cy5.5抗体Invitrogen35-0198-42
抗人CD11b Alexa Fluor 700抗体Biolegend301356
抗人PD-1 PE-Cy7抗体Biolegend329918
抗人/小鼠BCL6 Alexa Fluor 647抗体BD Biosciences561525
抗人CD4 BUV395抗体BD Biosciences563550
抗人CD8 BUV496抗体BD Biosciences612942
抗人CD45RA BUV615抗体BD Biosciences751555
抗人CD27 BUV737抗体BD Biosciences612829
抗人CD8 BUV805抗体BD Biosciences612896
抗人CXCR3 BV421抗体Biolegend353716
抗人CCR7 BV650抗体Biolegend353234
抗人CD69 BV605抗体Biolegend310938
抗人CD40L BV711抗体Biolegend310838
抗人CD107a BV785抗体Biolegend328644
抗人IFNγ FITC抗体Biolegend502515
抗人CD200 PE抗体Biolegend399804
抗人OX40 PE-Cy7抗体Biolegend350012
抗人4-1BB Alexa Fluor 647抗体Biolegend309810
抗人CXCR5 APC-R700抗体BD Biosciences565191
抗人CCR6 APC-Cy7抗体Biolegend353432
纯化的抗人CD40抗体Miltenyi Biotec130-094-133
纯化的抗人CD28/CD49d抗体BD Biosciences347690
山羊抗人IgG-HRPJackson ImmunoResearch109-036-098
山羊抗人IgM-HRPSouthern Biotech2020-05
山羊抗人IgA-HRPSouthern Biotech2050-05
293F细胞Thermo FisherR79007
293T细胞ATCCCRL-3216
表达TMPRSS2的VeroE6细胞Stefan Pohlman--
可固定活力染料eFluor 780Invitrogen65086518
重组RBD蛋白Florian Krammer--
重组刺突蛋白-生物素R&D SystemsBT10549-050
重组PR8血凝素蛋白Norbert Pardi--
链霉亲和素BV421Biolegend405225
链霉亲和素Alexa Fluor 488Biolegend405235
链霉亲和素Alexa Fluor 647Biolegend405237
EZ-Link Micro Sulfo-NHS-LC-生物素化试剂盒Thermo Fisher Scientific21935
FoxP3/转录因子染色缓冲液套装Thermo Fisher Scientific00-5523-00
Ghost Dye Violet 510活力染料Tonbo13-0870-T500
GolgiStop(含莫能菌素)BD Biosciences51-2092K7
Human TruStain FcX™(Fc受体阻断溶液)Biolegend422302
Brilliant Stain BufferBD Biosciences563794
ACK裂解缓冲液GibcoA10492-01
Ficoll-Paque密度梯度离心液Cytvia17-440-02
OC43全长刺突蛋白Sino Biological40607-V08B
SARS-CoV-2刺突蛋白本论文表达--
SARS-CoV-2 RBD蛋白本论文表达--
人抗麻疹IgG ELISA试剂盒Alpha Diagnostic International530-100-HMG
人抗风疹IgG ELISA试剂盒Phoenix BiotechEK-310-81
人抗腮腺炎IgG ELISA试剂盒CalbiotechMP060G
人抗破伤风类毒素IgG ELISA试剂盒VaccZymeMK010.U
pCG1 SARS-CoV-2 D614G delta18质粒Bates Lab--
pCG1 SARS-CoV-2 S B.1.351 delta 18质粒Bates Lab--

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
样本采集
FNA采样时间窗(V2:第12±3天,V3:第10±2天);采样侧(同侧或对侧);使用的超声仪器型号
阅读提示:STAR★Methods:实验模型和受试者详情;方法细节-超声引导细针抽吸
流式细胞术
抗体克隆和荧光素标记(见表S3);荧光标记蛋白探针的制备(链霉亲和素与生物素化蛋白的摩尔比和孵育时间);FACS缓冲液成分
阅读提示:STAR★Methods:方法细节-流式细胞术;荧光标记蛋白的生产;表S3
T细胞AIM实验
肽巨池浓度(1 mg/mL);刺激时间(24小时);抗体(CD40阻断,抗CD28/CD49d共刺激);AIM+定义
阅读提示:STAR★Methods:方法细节-活化诱导标志物表达实验
中和实验
血清热灭活条件(55°C 30分钟);病毒株(D614G和Beta);FRNT50计算方法
阅读提示:STAR★Methods:方法细节-假病毒中和实验
统计分析
非参数检验的选择(Mann-Whitney U vs Wald-Wolfowitz);多重检验校正方法(Benjamini-Hochberg)
阅读提示:STAR★Methods:定量和统计分析