内在免疫原性是SARS-CoV-2感染中类型特异性反应的主要决定因素

Intrinsic immunogenicity is a major determinant of type-specific responses in SARS-CoV-2 infections

作者信息Grace E Quirk, Marta V Schoenle, Kameron L Peyton, Jennifer L Uhrlaub, Branden Lau, Chieh-Yu Liang, Jefferey L Burgess, Katherine Ellingson, Shawn Beitel, James Romine, Karen Lutrick, Ashley Fowlkes, Amadea Britton, Harmony L Tyner, Alberto J Caban-Martinez, Allison Naleway, Manjusha Gaglani, Sarang Yoon, Laura J Edwards, Lauren Olsho, Michael Dake, Riccardo Valdez, Aubree Gordon, Michael S Diamond, Bonnie J LaFleur, Janko Ž Nikolich, Ryan Sprissler, Michael Worobey, Deepta Bhattacharya
PMID40425779
发布时间2025-06
DOI10.1038/s41590-025-02162-2

实验完整度

包含多个人群队列(未接种/接种疫苗感染、仅接种疫苗、未感染)的血清学和细胞免疫分析,以及抗体中和实验和流式细胞术验证,证据层级完整。

主要模型

未接种疫苗的原发性德尔塔感染者 接种疫苗后的德尔塔感染者 未接种疫苗的原发性BA.1感染者 接种疫苗后的BA.1感染者

重点核对

队列分组:未接种疫苗的原发性感染 vs 接种疫苗后的感染 感染变异株类型:德尔塔(B.1.617.2)或BA.1(B.1.1.529) 样本采集时间:感染后中位数天数及范围 检测方法:病毒中和试验(PRNT90)、ELISA、流式细胞术

摘要

在接种疫苗后接触SARS-CoV-2变异株时,很少产生识别漂移表位的类型特异性抗体,这可能是由于先前免疫力的抑制。我们比较了未接种疫苗和接种疫苗个体中德尔塔和奥密克戎BA.1变异株感染后的类型特异性B细胞反应。对于与疫苗株抗原相似的德尔塔,以及更远缘的BA.1变异株,接种疫苗后感染变异株的中和抗体高于初次感染变异株。接种疫苗后德尔塔感染中,德尔塔类型特异性记忆B细胞相对于初次变异株感染减少。然而,即使在初次感染中,德尔塔变异株中的一些漂移表位也引发了微弱的反应。对于BA.1感染,无论先前免疫力如何,类型特异性抗体和记忆B细胞大多检测不到。因此,德尔塔和BA.1感染中漂移表位的低内在抗原性超过了先前免疫力的影响。增强疫苗抗原的免疫原性可能促进类型特异性反应。

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
在SARS-CoV-2变异株感染中,类型特异性抗体和记忆B细胞反应的缺失是由先前免疫(抗原印记)还是漂移表位的固有免疫原性不足所导致?
核心机制
漂移表位的低内在免疫原性(如BA.1 RBD的免疫原性低下)主导了类型特异性反应的缺失,而先前免疫的影响较弱。
主要证据
未接种疫苗和接种疫苗的德尔塔及BA.1感染者队列中,通过中和试验、ELISA和流式细胞术检测发现,无论先前免疫情况,BA.1感染后类型特异性抗体和记忆B细胞均低于检测限,而德尔塔感染中类型特异性反应部分受到抑制。
研究意义
增强疫苗抗原的免疫原性(如通过糖基屏蔽或表位掩蔽)可能促进类型特异性反应,为更有效疫苗策略提供指导。

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

队列建立和样本采集

获得不同感染和疫苗接种史的个体样本,以比较类型特异性反应。

从亚利桑那大学校园检测项目、CDC HEROES-RECOVER队列和IASO队列中招募未接种疫苗的原发性感染者、接种疫苗后感染者、仅接种疫苗者及未感染者,收集血清和PBMC。

2

中和抗体检测

评估针对不同变异株的血清中和抗体水平。

使用活病毒(WA1/2020、德尔塔、BA.1)进行PRNT90试验,测定血清或血浆的中和滴度。

3

ELISA检测抗体结合

测定针对不同抗原(RBD、S1、Spike)的抗体滴度和偏向性。

利用商品化或定制抗原(WuHu1和变异株RBD、S1、Spike)进行ELISA,计算AUC值或终点滴度,并比较不同抗原的比值。

4

流式细胞术分析记忆B细胞

量化抗原特异性记忆B细胞(BMEM)的频率和类型特异性。

用荧光标记的S1或Spike四聚体(WuHu1、德尔塔、BA.1)染色PBMC,通过流式细胞术分析CD19+IgD-IgM-CD27+CD38-细胞中结合不同抗原的细胞比例。

5

血清耗竭实验

直接检测BA.1类型特异性抗体。

使用WuHu1 Spike包被磁珠去除交叉反应抗体,然后ELISA检测剩余抗体对BA.1 Spike的结合。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证细胞功能变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
Vero细胞(ATCC CCL-81)ATCC--
甲基纤维素----
结晶紫----
ImmunoSpot Versa读板仪----
抗CD38-APC抗体(BioLegend,克隆HIT2)BioLegend--
抗CD13-PE-Cy7抗体(BioLegend,克隆WM15)BioLegend--
抗CD21-PE-Dazzle抗体(BioLegend,克隆Bu32)BioLegend--
抗CD19-APC-efluor-780抗体(Invitrogen,克隆HIB19)Invitrogen--
抗IgD-PerCP-Cy5.5抗体(Biolegend,克隆IA6-2)Biolegend--
抗IgM-FITC抗体(Biolegend,克隆MHM-88)Biolegend--
抗CD27-BV510抗体(Biolegend,克隆M-T271)Biolegend--
抗CD11c-Alexa700抗体(BioLegend,克隆Bu15)BioLegend--
Zombie Yellow活死染料(BioLegend)BioLegend--
链霉亲和素-PE(BioLegend)BioLegend--
链霉亲和素-BV421(BioLegend)BioLegend--
链霉亲和素-Alexa Fluor 647(BioLegend)BioLegend--
WuHu1 RBD(Acro Biosystems,SPD-C52H3)Acro BiosystemsSPD-C52H3
WuHu1 S1亚基(Acro Biosystems,S1N-C52H3)Acro BiosystemsS1N-C52H3
WuHu1 Spike(Acro Biosystems,SPN-C52H9)Acro BiosystemsSPN-C52H9
德尔塔RBD(Acro Biosystems,SPD-C52Hh)Acro BiosystemsSPD-C52Hh
德尔塔S1亚基(Acro Biosystems,S1N-C52Hu)Acro BiosystemsS1N-C52Hu
奥密克戎(BA.1) RBD(Acro Biosystems,SPD-C522e)Acro BiosystemsSPD-C522e
奥密克戎(BA.1) Spike(Acro Biosystems,SPN-C52Hz)Acro BiosystemsSPN-C52Hz
核衣壳蛋白(Acro Biosystems,NUN-C5227)Acro BiosystemsNUN-C5227
嵌合蛋白(德尔塔RBD-L452和德尔塔NTD-WuHu1 S1)GenScript--
抗人Pan-Ig HRP偶联抗体(Jackson ImmunoResearch,109-035-064)Jackson ImmunoResearch109-035-064
CLARIOstar Plus酶标仪(BMG Labtech)BMG Labtech--
GraphPad Prism (v9)GraphPad--
链霉亲和素磁珠(BioLabs,S1420S)BioLabsS1420S
KingFisher Flex提取机器人(ThermoFisher)ThermoFisher--
Ficoll-Paque PLUS淋巴细胞分离液(Thermo Fisher Scientific)Thermo Fisher Scientific--
Leucosep离心管(Greiner)Greiner--
Vi-Cell XR细胞计数仪(Beckman Coulter)Beckman Coulter--
Mr. Frosty冻存盒(Nalgene)Nalgene--
Fortessa流式细胞仪(BD)BD--
BD Cytek Aurora流式细胞仪(BD)BD--
通用支原体检测试剂盒(ATCC)ATCC--
293T-hACE2细胞(BEI Resources,NR-52511)BEI ResourcesNR-52511

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
队列招募
参与者疫苗接种状态、感染史、年龄、性别、样本采集时间
阅读提示:Methods部分'Human participants'及Extended Data Table 1
病毒中和试验
病毒株(WA1/2020、德尔塔、BA.1)、Vero细胞系、病毒滴度、血清稀释度、孵育时间
阅读提示:Methods部分'Virus neutralization assays'及图例
ELISA
抗原种类及来源、包被浓度、血清稀释度、二抗浓度、显色时间
阅读提示:Methods部分'ELISA and quantification of antibody titers'
流式细胞术
抗体克隆及荧光标记、四聚体制备比例、细胞染色时间、分析门控策略
阅读提示:Methods部分'Flow cytometry'及Extended Data Fig. 2和4
血清耗竭
磁珠类型、生物素化抗原、孵育时间、血清样本来源
阅读提示:Methods部分'Serum depletion and quantification'