四個實驗結果:
- 新冠病毒受體ACE2廣泛存在於腸細胞、腎小管、膽囊、心肌細胞、男性生殖細胞、胎盤滋養細胞、導管細胞、眼睛和血液脈管等係統。在呼吸係統中的表達水平很低。【1】
- 新冠病毒刺突蛋白含S1和S2兩個亞蛋白。S1和S2 亞蛋白有不同的功能。S1亞蛋白識別細胞上的受體 (ACE2), 並與之結合;亞蛋白S2幫助病毒顆粒與宿主細胞膜融合,進入細胞。【2】
- 莫德那新冠疫苗(mRNA-1273)可在人體細胞內合成突刺蛋白(S1 和S2),輝瑞疫苗與此類似。檢測13個莫德那疫苗接受注射者,以前沒有感染過,均完成兩劑注射。其中11個人,在早至第一劑注射後第一天,血液中就可以探測到新冠刺突亞蛋白S1,持續約7~8天,平均第5天達到峰值(~68 pg/mL)。接受疫苗注射者,抗S1抗體在第一劑注射後第5~9天開始出現。13人中,注射第一劑後,有3人血液中可探測到低濃度的突刺蛋白(S1 S2 聚合體),平均維持15天。第二劑注射後,血液中檢查不到突刺亞蛋白S1或突刺蛋白(S1 S2 聚合體)。【3】
- 倉鼠肺血管內皮細胞用新冠病毒S1蛋白處理,S1與ACE2 結合後,會對細胞造成損傷,細胞內的線粒體破碎增加。【4】
評論:mRNA 疫苗可長時間(約7~8天)在人體細胞內合成S1和S2蛋白。合成的蛋白,主要是S1,進入血液。如果接受疫苗者之前沒有被感染,注射第一劑疫苗後,進入血液的S1蛋白沒有抗體與之結合,由於人體組織中廣泛存在受體ACE2,S1可以隨血液進出各個組織,與那裏的ACE2 受體結合。所以如果疫苗合成的S1/S2非常多,就有可能與腸道、心髒、眼睛等組織的ACE2 受體結合,形成比較嚴重的副反應。動物實驗顯示,即使不是病毒,隻要S1與細胞結合,就對細胞有傷害,機體清除結合在細胞表麵的S1/S2蛋白時造成炎症。年輕人活力旺盛,也許疫苗在細胞內產生的病毒蛋白量也很多,清除病毒蛋白的炎症反應更強烈。這可能是第一劑注射後年輕人副反應比較大的一個原因。我做了一個很小的詢問調查,年輕人的副反應比70歲以上的老人強烈。老年人幾乎沒什麽反應。
由於第一劑之後,機體出現抗體,進入血液的S1和突刺蛋白被抗體結合,前述過程減弱。但第一劑之後,除了抗體,機體還產生了特異性CD8細胞,針對細胞表麵的病毒蛋白或蛋白殘片,毒殺細胞。第二劑的比較嚴重的副反應,其機製與第一劑不同,情況更為複雜,不清楚具體的機製。
對預防感染,抗體的作用很大。一旦感染了,感染的細胞成了病毒顆粒大量複製的體內病毒發生源。激活的CD8可以定點毒殺被感染的細胞,清除病毒產生源。在新冠病毒感染率極強的情況下,抗體抑製感染的作用是有限的,而具細胞毒殺功能的細胞毒性免疫反應對抑製症狀,防止進入重症,意義更為重大。毒殺一個被感染細胞,消滅源頭,等於減少了幾十/幾百個病毒顆粒的產生。誘發和增強細胞毒性免疫應該是新一代新冠疫苗的研發方向。人們早已知道有一些佐劑可以大大增強非mRNA 型疫苗的細胞毒性免疫,這應該可用來增強現有的滅活型疫苗。這些佐劑是否也適用於mRNA 疫苗,值得研究。
檢測血液內的抗體非常方便,疫苗的抗體效應研究極多,故人們多將注意力放在抗體上。細胞毒性的檢測實驗很困難,研究疫苗的細胞毒性的文獻很少。如果有誰能大大簡化細胞毒性的檢測,將是巨大的貢獻。
參見:
- The protein expression profile of ACE2 in human tissues, Mol Syst Biol (2020)16:e9610,Feria Hikmet et al. https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/msb.20209610
- Structural and functional properties of SARS-CoV-2 spike protein: potential antivirus drug development for COVID-19, Yuan Huang, et al. https://www.nature.com/articles/s41401-020-0485-4
- Circulating Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Vaccine Antigen Detected in the Plasma of mRNA-1273 Vaccine Recipients , 20 May 2021, by Alana F Ogata, Chi-An Cheng, et. al https://academic.oup.com/cid/advance-article/doi/10.1093/cid/ciab465/6279075
- SARS-CoV-2 Spike Protein Impairs Endothelial Function via Downregulation of ACE 2,Yuyang Lei, et al. Circulation Research. 2021; https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.121.318902