科學家研究:猴子施打DNA疫苗可預防SARS-CoV-2感染,感染後可預防再次感染

全球有近500萬例確診病例,有30多萬人死於COVID-19,但對導致這種疾病的SARS-CoV-2病毒仍有許多未知數。兩個關鍵問題是疫苗是否能夠預防新型冠狀病毒SARS-CoV-2感染,以及已經從COVID-19中恢復過來的人是否能夠避免再次感染。由美國貝斯以色列女執事醫療中心(BIDMC)的研究人員領導的兩項新的研究為解答這些問題提供了新的啟示。相關研究結果於2020年5月20日在線發表在Science期刊上。

 

感染過SARS-CoV-2的獼猴會產生免疫力

在這項研究中,這些研究人員證實,從COVID-19中恢復的恒河猴會產生天然的保護性免疫力,防止再次感染。 Barouch說表示,從許多病毒感染中恢復過來的個體通常會產生抗體,這些抗體可以防止再次感染,但並不是所有的病毒感染都會產生這種天然的保護性免疫力。

在此研究中,這些研究人員證實,從COVID-19中恢復的恒河猴會產生天然的保護性免疫力,防止再次感染。Barouch表示,從許多病毒感染中恢復過來的個體通常會產生 抗體,這些抗體可以防止再次感染,但並非所有的病毒感染都會產生這種天然的保護性免疫力。這些研究人員將9只成年恒河猴暴露於SARS-CoV-2病毒中後,轉化這些恒河猴的恢復,對它們的病毒水平進行了監測。這9只動物都恢復了,並產生了 抗病毒的抗體。在初次感染後一個多月後,他們讓這些恒河猴再次暴露在病毒中。在第二次暴露後,它們近乎完全預防這種病毒的再次感染。這些數據表明這種動物 模型在初次感染後對COVID-19具有天然的保護性免疫力。

 

SARS CoV-2感染在獼猴中誘發急性病毒性間質性肺炎

上呼吸道粘膜,氣管和肺被低聚甲醛固定,石蠟包埋並通過組織病理學評估。病毒攻擊第2天後,兩個屍檢動物均表現出多灶性炎症區域和病毒性肺炎的跡象,包括肺泡隔膜擴張,單核細胞浸潤,鞏固和水腫(圖3,A和B)。水腫區域還包含許多多形核細胞,主要是中性粒細胞。終末細支氣管上皮壞死並脫落,在氣道內和肺泡間隙遠端檢出上皮細胞團(圖3,C和D),偶爾形成細支氣管上皮合胞細胞(圖3E)。偶爾在肺泡隔內觀察到透明膜,這與I型和II型肺細胞的損害相一致(圖3F)。瀰漫性反應性肺泡巨噬細胞充滿了肺泡,有些通過免疫組織化學被多核化並標記為核衣殼陽性(圖3G)。肺泡內膜細胞(肺細胞)也顯著標記為核衣殼陽性(圖3H)。

通過免疫組織化學和原位RNA雜交(RNAscope)(14、15)檢測到,整個肺實質存在多灶性病毒感染細胞簇(14、15)(圖3I)。緻密的炎症浸潤包括通過內源性髓過氧化物酶染色(MPO)檢測到的多形核細胞,CD68和CD163陽性巨噬細胞,CD4 +和CD8 + T淋巴細胞以及1型乾擾素基因MX1的擴散上調。與未感染的動物相比,SARS-CoV-2感染導致肺泡的多形核細胞浸潤顯著增加,並且在大約30%的總肺組織中進行了廣泛的MX1染色。

就算受過感染之後的猴子不會再次受到病毒的感染,但肺部已經造成永久的傷害,因為病毒感染容易造成間質性肺炎,也就是更深層的肺部發炎,甚至造成「肺部浸潤」的狀況,等於肺部受到重傷。而肺部受傷之後,在癒合的過程中,肺部的表面就像皮膚結痂一樣,會產生硬皮,就演變成「肺纖維化」,肺功能就會受到影響

 

圖1.SARS-CoV-2誘發急性病毒性間質性肺炎。 (圖源:AAAS)

 

抗SARS-COV-2 DNA疫苗用於獼猴上

在此項研究中,這些研究人員證實六種候選DNA疫苗在恒河猴中誘導出中和抗體反應,並可預防它們感染SARS-CoV-2。 Barouch及其同事們在1月中旬中國科學家發佈病毒基因組時,就開始研製COVID-19疫苗,開發了一系列表達刺突蛋白變體的候選DNA疫苗,其中,刺突蛋白是新型冠狀病毒SARS- CoV-2的關鍵抗體靶點。這些疫苗旨在訓練人體的免疫系統在接觸病毒後迅速識別它並作出反應。

為了評估這些疫苗的療效,這些研究人員對25只成年恒河猴進行了研究性DNA疫苗免疫接種,另外10只恒河猴接受了模擬對照(sham control)接種。接種過疫苗的恒河猴產生了抗病毒的中和抗體。在加強疫苗接種三週後,所有35只恒河猴都暴露於病毒中。隨訪測試顯示,與對照組相比,接種疫苗的恒河猴的病毒載量顯著降低。在25只接種疫苗的恒河猴中,有8只恒河猴在暴露於病毒中後的任何一個時間點上都沒有表現出可檢測到的病毒,剩下的17只具有較低的病毒水平。此外,較高的抗體水平與較低的病毒載量有關,這表明​​中和抗體可能作為保護的一個相關因素,並可能被證明是臨床測試SARS-CoV-2疫苗的一個基準。

圖2.抗SARS-CoV-2候選DNA疫苗的構建(圖源:AAAS)

 

Barouch說道:「我們的研究結果增加了對開發COVID-19疫苗有可能取得成功的樂觀情緒。還需開展進一步的研究來解決有關保護時間長短的重要問題,以及在人體中接種SARS-COV-2疫苗所需的最佳疫苗平台。」

 

 

參考資料:

SARS-CoV-2 infection protects against rechallenge in rhesus macaques

DNA vaccine protection against SARS-CoV-2 in rhesus macaques

Comparative pathogenesis of COVID-19, MERS, and SARS in a nonhuman primate model

A Pneumonia Outbreak Associated With a New Coronavirus of Probable Bat Origin

doi: 10.1056/NEJMoa2001017. Epub 2020 Jan 24. A Novel Coronavirus From Patients With Pneumonia in China, 2019

生物谷HeHo

 

俊逵

作者

俊逵

曾任職於醫院機構,主要探討癌症藥物治療相關。想用文字為大家帶來最新的生醫訊息

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