本文作者?數(shù)字君?| 公眾號(hào)?biokiwi

近來(lái)許多朋友問(wèn)我，什么是 ADE 效應(yīng)？更進(jìn)一步講，治療 COVID-19 過(guò)程中是否存在 ADE 效應(yīng)？還有不少人已經(jīng)了解 ADE 效應(yīng)是由抗體引起，也知道疫苗可以讓接種者產(chǎn)生抗體，那么疫苗是否同樣會(huì)導(dǎo)致 ADE 效應(yīng)呢？

為了一次性解答這些問(wèn)題，筆者決定寫(xiě)一科普文章，簡(jiǎn)單介紹抗體和 ADE 效應(yīng)，并討論?ADE 效應(yīng)是否會(huì)阻礙 COVID-19 疫苗的研發(fā)，最后介紹一下不同疫苗的研發(fā)思路。

走近抗體

在開(kāi)始介紹ADE之前，我們有必要先簡(jiǎn)單介紹下抗體。

抗體（antibody）是一種特殊的免疫球蛋白（immunoglobulin），共分為五大類(lèi)，各自具有不同的免疫學(xué)功能（圖 1)。關(guān)于不同類(lèi)別抗體及其功能的內(nèi)容繁多，大家如感興趣，我們可以在日后的文章中一一介紹；但本篇我們只把目光聚焦在與 ADE 效應(yīng)關(guān)系最密切的?IgG 抗體上。

免疫B細(xì)胞合成并分泌的IgG （Immunoglobulin G ），是血循環(huán)中最常見(jiàn)的一類(lèi)抗體，大約占血清抗體的75%。IgG由兩條重鏈（Heavy Chain）和兩條輕鏈（Light Chain），共四個(gè)亞基組成（圖 2）。其中兩條重鏈組成 “Y” 字型結(jié)構(gòu)，兩條輕鏈與重鏈共價(jià)連接。

“Y” 字結(jié)構(gòu)的上面兩臂是抗原結(jié)合區(qū)域（Fab），該區(qū)域與抗原結(jié)合部分的氨基酸序列是高度可變的，這也是不同抗體可以識(shí)別不同的病原體（比如病毒）的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)?！癥”字結(jié)構(gòu)的下端是由兩條重鏈組成的可結(jié)晶區(qū)（Fc），其氨基酸序列較為保守，主要的功能是招募免疫細(xì)胞（如吞噬細(xì)胞），激發(fā)免疫反應(yīng)。

在保護(hù)機(jī)體對(duì)抗病毒入侵的過(guò)程中，IgG 抗體主要執(zhí)行以下幾點(diǎn)功能：

1. 通過(guò)直接與病毒特異性結(jié)合，阻止其入侵細(xì)胞，IgG可以起到中和的作用（即作為中和抗體）；

2. 對(duì)于已經(jīng)感染細(xì)胞的病毒，IgG會(huì)結(jié)合其在靶細(xì)胞表面呈現(xiàn)的抗原，做好標(biāo)記，招募吞噬細(xì)胞清理門(mén)戶(hù)；

3. IgG還能激活補(bǔ)體、結(jié)合免疫細(xì)胞，引發(fā)免疫應(yīng)答；

4. IgG可以穿過(guò)胎盤(pán)屏障，從母體被動(dòng)傳輸給胎兒，實(shí)現(xiàn)天然被動(dòng)免疫。

ADE 效應(yīng)是什么？

Antibody-dependent enhancement (ADE)，直譯過(guò)來(lái)即“抗體依賴(lài)增強(qiáng)”。也就是說(shuō)，抗體在ADE 的整個(gè)病理學(xué)發(fā)展過(guò)程中至關(guān)重要。目前發(fā)現(xiàn)的 ADE 效應(yīng)，主要是由?IgG 抗體導(dǎo)致，也有一小部分是由 IgM 抗體所引起（為了方便表述，下面統(tǒng)稱(chēng)抗體）。

在病毒造成的疾病中，主要存在兩大類(lèi) ADE 效應(yīng)機(jī)制。

第一類(lèi)是抗體導(dǎo)致的病毒感染力增強(qiáng)，表現(xiàn)為病毒的感染率上升、復(fù)制增多；甚至?xí)驗(yàn)榭贵w的存在，病毒可以感染一些原本無(wú)法被感染的免疫細(xì)胞（圖 3a）。這一過(guò)程來(lái)源于抗體的 Fc 區(qū)域與免疫細(xì)胞上的 Fc 受體的結(jié)合作用。

具體來(lái)說(shuō)，抗體一端的Fab 區(qū)域結(jié)合了病毒，另一端的Fc 區(qū)域結(jié)合了免疫細(xì)胞（如單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）表面的 Fc 受體，病毒因此就黏附在免疫細(xì)胞表面。然后因?yàn)?Fc-Fc 受體結(jié)合的影響，免疫細(xì)胞的內(nèi)吞作用加強(qiáng)，抗體就像病毒的“特洛伊木馬”一樣把病毒簇?fù)磉M(jìn)了細(xì)胞內(nèi)部，之后病毒也就開(kāi)足馬力在細(xì)胞里開(kāi)始復(fù)制。

這類(lèi) ADE 的代表就是登革熱病毒（黃病毒科 黃病毒屬）所引起的登革熱 （圖 4）?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)，感染過(guò)不同登革熱病毒亞型的病人，在面對(duì)其他亞型病毒侵染時(shí)會(huì)表現(xiàn)出 ADE 效應(yīng)。這很可能是因?yàn)椴煌瑏喰偷牟《倦m然可以與抗體結(jié)合，但是因?yàn)榻Y(jié)合效果較差，沒(méi)有起到中和抗體的作用，且又得到了與免疫細(xì)胞結(jié)合的機(jī)會(huì)。登革熱的 ADE 效應(yīng)不僅加重了自然感染患者的病情，還使得最近一項(xiàng)登革熱的疫苗試驗(yàn)宣告失敗。

第二類(lèi) ADE 效應(yīng)機(jī)制是抗體導(dǎo)致的免疫過(guò)激反應(yīng)。造成過(guò)激行為的并非“外人”，而是過(guò)度的 Fc 介導(dǎo)的免疫細(xì)胞功能，以及抗體依賴(lài)的免疫復(fù)合物的形成 （圖 3b）。病理上表現(xiàn)為病癥加重，包括檢測(cè)到的免疫病理學(xué)和炎癥標(biāo)識(shí)物水平升高。

RSV （呼吸道合胞病毒）和Measles （麻疹）病毒所導(dǎo)致的肺炎便是典型的病例（圖 3b）。非中和抗體和抗原會(huì)形成免疫復(fù)合物，并沉積于氣道中；隨之而來(lái)的是大量被分泌的炎癥因子和被招募的免疫細(xì)胞，進(jìn)而又激活了補(bǔ)體途徑。最終在過(guò)度的炎癥作用下，雖然病毒的清除工作開(kāi)展順利，但是肺部組織的損傷也加重了。

值得注意的是，兩種 ADE 機(jī)制都可能由非中和抗體（non-neutralizing antibodies），或者低于保護(hù)作用滴度的中和抗體引發(fā)。而這也就為疫苗的研發(fā)工作敲響了警鐘：為避免 ADE 效應(yīng)，疫苗最好是只會(huì)讓人體生成高于保護(hù)作用滴度的中和抗體；否則產(chǎn)生非中和抗體和低滴度中和抗體的疫苗都存在 ADE 效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。

COVID-19 感染中存在 ADE 效應(yīng)嗎？

先說(shuō)一下答案，沒(méi)有決定性的證據(jù)表明存在。

那么這個(gè)擔(dān)憂(yōu)是從何而來(lái)的呢？主要是因?yàn)榕R床上觀察到的一個(gè)現(xiàn)象，SARS 和 COVID-19 病患體內(nèi)的抗體滴度與病情的嚴(yán)重程度以及死亡率呈正相關(guān)。但是這并不能表明抗體會(huì)導(dǎo)致 ADE 效應(yīng)進(jìn)而加重病情，上述關(guān)系可能只是因?yàn)椴∏閲?yán)重的患者體內(nèi)病毒載量較高，因此會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)較多的抗體。

還有一些二次感染病例也導(dǎo)致了人們對(duì)于 ADE 效應(yīng)的擔(dān)憂(yōu)。例如《柳葉刀》的《傳染病》子刊報(bào)道了美國(guó)內(nèi)華達(dá)州一男子二次感染了 SARS-CoV-2，第二次感染的病情比第一次還要嚴(yán)重。對(duì)此的解釋其實(shí)不止 ADE 一種，可能性更大的原因包括”暴露于更大量的病毒“，以及”二次感染的病毒更具有毒性”。并且目前 COVID-19 的治愈患者數(shù)千萬(wàn)，二次感染的案例非常罕見(jiàn)，個(gè)例并不具有普遍性。

雖然體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了 SARS 與 MERS 會(huì)在細(xì)胞水平通過(guò)感染巨噬細(xì)胞引發(fā) ADE 效應(yīng)，但是動(dòng)物模型的研究并不能給出明確的免疫病理學(xué)證據(jù)來(lái)證明 ADE 效應(yīng)存在于在機(jī)體層面。而導(dǎo)致 COVID-19 的 SARS- CoV -2 是否會(huì)感染巨噬細(xì)胞并進(jìn)行復(fù)制都還尚不明確，更別提體內(nèi)存在ADE 的證據(jù)了。

此外，人體內(nèi)可能存在因?yàn)槠渌椭虏⌒怨跔畈《靖腥舅a(chǎn)生的抗體，這些抗體有和新感染的 SARS-CoV-2 交叉結(jié)合的可能, 而這種“不好”的結(jié)合并不能起到中和的作用。我們前面提到過(guò)，低濃度、非中和抗體是有導(dǎo)致 ADE 的風(fēng)險(xiǎn)的。所以理論上來(lái)說(shuō)，這也是一個(gè) ADE 效應(yīng)的來(lái)源，不過(guò)依然沒(méi)有證據(jù)來(lái)證明這個(gè)猜測(cè)。

接種 COVID-19 疫苗會(huì)導(dǎo)致 ADE 效應(yīng)嗎？

雖然機(jī)體自身產(chǎn)生的抗體引發(fā) ADE 效應(yīng)的可能性很小，我們依然不能忽視疫苗的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

在 SARS 疫苗早期篩選的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，確實(shí)觀察到過(guò) ADE 效應(yīng)的存在。但是更多的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，那些可以引發(fā)針對(duì) S 蛋白（病毒進(jìn)入細(xì)胞所依賴(lài)的途徑之一）中和抗體的疫苗，能夠可靠地保護(hù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物免受病毒的侵襲，并且沒(méi)有感染或病情加重的跡象。這給了 COVID-19 疫苗研發(fā)提供了策略上的啟示，研究人員也應(yīng)該篩選是那些可以引發(fā)高濃度中和抗體的疫苗，這些疫苗的成功機(jī)會(huì)大，ADE 風(fēng)險(xiǎn)低。舉例來(lái)說(shuō)，只呈遞 S 蛋白亞基的疫苗，理論上來(lái)說(shuō)引發(fā) ADE 效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)是會(huì)更低的。

滅活疫苗被認(rèn)為在理論上有比較高的引發(fā) ADE 風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)?strong>可能呈遞引發(fā)非中和抗體的抗原。

二十世紀(jì)六十年代發(fā)生過(guò)滅活的 RSV（呼吸道合胞病毒）疫苗導(dǎo)致了兒童接種者的致命性感染的案例。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槭褂昧烁栺R林進(jìn)行的滅活，所以 RSV 表面抗原的構(gòu)型發(fā)生了改變，引發(fā)的抗體在遇到真正的 RSV 病毒時(shí)沒(méi)有起到中和抗體的作用，反倒是形成了免疫復(fù)合物（參見(jiàn)前文提到過(guò)的第二種 ADE 機(jī)制）。

不過(guò)即使是有“前科”，生命學(xué)科的實(shí)力已經(jīng)今非昔比了，加之人類(lèi)對(duì)于滅活疫苗的研發(fā)也是最具經(jīng)驗(yàn)的，所以可以在很大程度上避免 ADE 的風(fēng)險(xiǎn)。近期對(duì)于 COVID-19 滅活疫苗的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入臨床階段的滅活疫苗并非具有先天劣勢(shì)。中國(guó)主攻的幾個(gè)滅活疫苗項(xiàng)目，目前已經(jīng)進(jìn)入到了三期臨床。

相比于擔(dān)憂(yōu)滅活疫苗會(huì)不會(huì)有 ADE 的風(fēng)險(xiǎn)，更應(yīng)該關(guān)注非抗體依賴(lài)的 ERD 效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。ADE 屬于 ERD（enhanced respiratory disease） 中的一類(lèi)。ERD 效應(yīng)也是 SARS 和 COVID-19 高致病性的一大原因，病患往往是因?yàn)檫^(guò)激的免疫反應(yīng)而非病毒的復(fù)制而病情嚴(yán)重。目前已知有些 SARS 疫苗會(huì)引發(fā) T 細(xì)胞主導(dǎo)的 ERD 效應(yīng)，不過(guò)適當(dāng)?shù)?strong>疫苗輔劑的選擇可以極大地緩解這個(gè)問(wèn)題（輔劑選擇對(duì)于避免 ADE 效應(yīng)也十分重要）。

另外，好的動(dòng)物模型可以幫助研究者篩選合適的疫苗進(jìn)入到臨床階段。恒河猴是常用的動(dòng)物模型，但是近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)敘利亞倉(cāng)鼠的免疫系統(tǒng)和人類(lèi)更為相似，可能是更好的選項(xiàng)。

總之，無(wú)論是擔(dān)憂(yōu)哪種風(fēng)險(xiǎn)，疫苗研發(fā)都需要經(jīng)歷實(shí)踐的檢驗(yàn)。二期和三期臨床就是很好的檢驗(yàn)手段，特別是參與者廣泛的三期臨床，可以提供大量的數(shù)據(jù)，便于研究者發(fā)掘出潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素。

抗體治療與康復(fù)患者血漿治療

這次 COVID-19 疫情為一些醞釀已久的新技術(shù)提供了大展身手的機(jī)會(huì)，比如利用單克隆、或者多克隆抗體（雞尾酒療法）進(jìn)行治療。眾所周知，特朗普先生在出現(xiàn)了COVID-19 的癥狀后，立刻注射了 Regeneron 公司的多克隆抗體，而且使用了人體試驗(yàn)中的最高劑量。從結(jié)果上來(lái)說(shuō)確實(shí)很快就控制住了病情，體現(xiàn)了這一療法的極大潛力。衷心希望這個(gè)療法可以快速普及，讓所有人都體驗(yàn)到總統(tǒng)級(jí)的醫(yī)療待遇。

抗體不僅可以直接用于治療，還可以用于預(yù)防感染。原理其實(shí)和疫苗類(lèi)似，只不過(guò)是通過(guò)直接注射中和抗體的方式（特朗普先生因?yàn)槭褂昧俗罡邉┝窟M(jìn)行治療，其體內(nèi)的抗體滴度甚至可以保護(hù)他在一段時(shí)間內(nèi)免受新感染的威脅）。說(shuō)到這肯定又會(huì)有人擔(dān)憂(yōu) ADE 的問(wèn)題了。這些用于臨床的抗體都是千挑萬(wàn)選的，安全性和有效性都大可放心。而且抗體還可以通過(guò)進(jìn)一步的生物工程學(xué)手段去除掉 Fc 區(qū)域。（請(qǐng)回看我們上一篇文章）理論上來(lái)說(shuō)沒(méi)有了Fc 區(qū)域，抗體無(wú)法與免疫細(xì)胞結(jié)合，就不存在 ADE 的風(fēng)險(xiǎn)了。

抗體療法雖然新穎，但是普及度不高；利用康復(fù)患者捐獻(xiàn)的血漿進(jìn)行治療這一“古老”的方法卻廣為應(yīng)用。異體捐獻(xiàn)本身就有免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)，加之可能存在的?ADE 效應(yīng)，血漿療法在使用時(shí)需要倍加小心。好在有研究調(diào)查了大量血漿療法的病例，目前來(lái)看這一療法至少是安全的，并且對(duì)大部分患者有效。

多路并進(jìn)的 COVID-19 疫苗研發(fā)

目前較為領(lǐng)先的疫苗主要是四大類(lèi)：滅活疫苗、重組蛋白疫苗、病毒載體疫苗和核酸疫苗。下面簡(jiǎn)單介紹下各種疫苗（研發(fā)）的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

1.滅活疫苗

滅活疫苗是最為傳統(tǒng)和經(jīng)典的疫苗研發(fā)路徑，雖然有引發(fā) ADE 的“前科”，但是我們也要看到成功的滅活疫苗案例數(shù)不勝數(shù)。我國(guó)常用的乙肝疫苗、脊灰滅活疫苗、乙腦滅活疫苗、百白破疫苗等都是滅活疫苗。其優(yōu)點(diǎn)是制備方法簡(jiǎn)單快速，可以作為應(yīng)對(duì)急性疾病傳播通常采用的手段。缺點(diǎn)是相對(duì)而言，接種劑量大、免疫期短、免疫途徑單一，還有潛在的 ADE 風(fēng)險(xiǎn)。

2.重組蛋白疫苗

以 COVID-19 疫苗研發(fā)為例，只將 S 蛋白亞基注射入人體，讓免疫系統(tǒng)識(shí)別這個(gè)目標(biāo)蛋白，然后產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的中和抗體。因?yàn)?strong>只是將蛋白質(zhì)注射入人體，相比于減活和滅活疫苗來(lái)說(shuō)更加的安全。重組蛋白質(zhì)疫苗過(guò)往有較為成功案例，比如乙型肝炎表面抗原疫苗。所以這條研發(fā)途徑也比較好走通，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)也相對(duì)豐富。但是值得注意的是，重組蛋白疫苗依賴(lài)一個(gè)合適的表達(dá)系統(tǒng)，不同的表達(dá)系統(tǒng)會(huì)有不同的翻譯后修飾，以及蛋白質(zhì)折疊構(gòu)型，這些都會(huì)影響抗原的免疫激活效率。

3.病毒載體疫苗

將 S 蛋白亞基整合入無(wú)害的腺病毒載體，或者減毒的流感病毒載體。該類(lèi)疫苗注射入人體后就會(huì)表達(dá) S 蛋白，從而讓免疫系統(tǒng)識(shí)別。牛津大學(xué)團(tuán)隊(duì)和我國(guó)的陳薇團(tuán)隊(duì)在腺病毒載體疫苗的研發(fā)上較為領(lǐng)先，之前都有比較成功的腺病毒載體疫苗研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。從牛津大學(xué)已經(jīng)公布的三期臨床數(shù)據(jù)來(lái)看，雖然保護(hù)效力不如預(yù)期（相比于美國(guó)的兩個(gè) mRNA 疫苗來(lái)說(shuō)），但是最高效率 90%、綜合效率 70.4%?已經(jīng)是很合格的疫苗產(chǎn)品了。而且相比于核酸疫苗，腺病毒載體疫苗的儲(chǔ)存和運(yùn)輸條件都比較容易實(shí)現(xiàn)，更有助于全球抗疫。腺病毒載體疫苗的一個(gè)缺陷是，因?yàn)榻^大多數(shù)人都曾感染過(guò)腺病毒，所以可能存在抗體中和新注射的疫苗的情況，從而降低免疫效力。

十一月份，陳薇院士與康希諾生物合作新冠疫苗在墨西哥開(kāi)展三期臨床試驗(yàn)，希望他們盡快傳來(lái)捷報(bào)。

減毒流感載體疫苗的報(bào)道雖然較少，但是鑒于 SARS-CoV-2 可能長(zhǎng)期與人類(lèi)共存，將兩種疫苗結(jié)合起來(lái)將會(huì)是一種非常高效的預(yù)防途徑。

4.核酸疫苗

將編碼 S 蛋白的 DNA 或 mRNA片段注射入人體，利用人體細(xì)胞來(lái)表達(dá) S 蛋白。與病毒載體疫苗的區(qū)別在于，該類(lèi)疫苗不需要病毒作為載體來(lái)幫助表達(dá)。理論上這種疫苗的研制流程較為簡(jiǎn)單，安全性也是最高的。但是未有先例，到底哪里是“坑”，有哪些“坑”還有待探索。而且輝瑞與biontech 聯(lián)合研發(fā)的 mRNA 疫苗需要?-70℃?低溫保存，這在美國(guó)都不好實(shí)現(xiàn)，更別提第三世界國(guó)家了。不過(guò)，美國(guó)另一款由莫德納公司研發(fā)的 mRNA 疫苗需要的保存溫度為?-20 ℃，這就比較容易實(shí)現(xiàn)了。兩款 mRNA 疫苗的保存條件相差如此之大，可能是因?yàn)椴捎昧瞬煌摹鞍奔夹g(shù)，這提醒我們疫苗研發(fā)是一個(gè)綜合科研能力的比拼，不光是比拼特異性抗原的表達(dá)。

另外，這兩款疫苗的保護(hù)效率都超過(guò)了 90 %，甚至達(dá)到了 95 %！這是前所未有的成就，新技術(shù)再一次在疫情中大展身手。

“大人，時(shí)代變了?！?/p>

結(jié)語(yǔ)

筆者認(rèn)為，不應(yīng)對(duì)滅活疫苗帶有“偏見(jiàn)”，也不要過(guò)分“神話(huà)”腺病毒載體疫苗和核酸疫苗。要科學(xué)地看待疫苗的效果，無(wú)論是哪種疫苗，經(jīng)得起臨床的檢驗(yàn)，能有效地保護(hù)人體免受病毒感染的就是好疫苗！希望在疫苗的助力下，全球疫情可以盡快得到控制！

參考資料：

• Lee W S, Wheatley A K, Kent S J, et al. Antibody-dependent enhancement and SARS-CoV-2 vaccines and therapies[J]. Nature microbiology, 2020, 5(10): 1185-1191.

• Gao Q, Bao L, Mao H, et al. Development of an inactivated vaccine candidate for SARS-CoV-2[J]. Science, 2020.

• Haynes B F, Corey L, Fernandes P, et al. Prospects for a safe COVID-19 vaccine[J]. Science translational medicine, 2020, 12(568).

• Tillett R L, Sevinsky J R, Hartley P D, et al. Genomic evidence for reinfection with SARS-CoV-2: a case study[J]. The Lancet Infectious Diseases, 2020.