哈工大報(bào)訊（生命 文/圖）8月14日，黃志偉教授課題組關(guān)于新冠肺炎的最新研究成果以《新冠肺炎重癥和輕癥患者對新冠病毒感染的適應(yīng)性免疫反應(yīng)》（Adaptive immune responses to SARS-CoV-2 infection in severe versus mild individuals）為題在線發(fā)表于《信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與靶向治療》（Signal Transduction and Targeted Therapy）雜志。
截至2020年6月，SARS-CoV-2引起的全球范圍的新冠肺炎疫情已經(jīng)影響到800多萬人，為了研究COVID-19患者針對SARS-CoV-2感染的適應(yīng)性免疫反應(yīng)機(jī)制及康復(fù)患者的免疫記憶建立情況，該團(tuán)隊(duì)首先應(yīng)用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和免疫組（TCR/BCR）高通量測序數(shù)據(jù)，并結(jié)合功能實(shí)驗(yàn)對疾病嚴(yán)重程度不同的COVID-19患者（重癥和輕癥）外周血中適應(yīng)性免疫細(xì)胞的響應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了研究，揭示了T/B細(xì)胞針對SARS-CoV-2感染而進(jìn)行的免疫組庫重建特征，以及COVID-19誘導(dǎo)的外周血淋巴細(xì)胞亞群組成變化特征，發(fā)現(xiàn)了T細(xì)胞免疫記憶和B細(xì)胞體液免疫反應(yīng)程度與疾病嚴(yán)重程度存在一定的正相關(guān)性，以及重癥和輕癥患者不同的免疫學(xué)變化特征（圖一）。
該研究首先發(fā)現(xiàn)，相比于健康人，COVID-19患者表達(dá)細(xì)胞毒性分子（如GZMA、GZMB、PRF1、NKG7）的殺傷性T細(xì)胞亞群（CD8+效應(yīng)記憶細(xì)胞（CD8+ TEM）、表達(dá)CD45RA的CD8+ TEM細(xì)胞亞群（CD8+ TTE）和CD4+TTE）的占比提高，表明這些殺傷性T細(xì)胞的增殖與COVID-19有關(guān)；同時(shí)發(fā)現(xiàn)COVID-19患者中的黏膜相關(guān)恒定T淋巴細(xì)胞（MAIT）顯著減少；而SARS-CoV-2誘導(dǎo)的Gamma/delta T細(xì)胞消耗在恢復(fù)期患者中得到一定程度的恢復(fù)，但仍未完全恢復(fù)到正常水平，這些結(jié)果表明COVID-19患者的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)在康復(fù)早期并未得到完全恢復(fù)。
為了識(shí)別恢復(fù)期COVID-19患者中SARS-CoV-2特異性T細(xì)胞亞群，團(tuán)隊(duì)首先通過scRNA-seq和scTCR-seq研究不同T細(xì)胞亞群的克隆擴(kuò)增情況，發(fā)現(xiàn)對SARS-CoV-2響應(yīng)的主要T細(xì)胞亞群包括CD8+ TEM、CD8+ TTE和CD4+TTE。為了研究這些克隆擴(kuò)增的T細(xì)胞亞群是否靶向新冠病毒，用來自新冠病毒的276條潛在的T細(xì)胞抗原表位多肽刺激輕、重癥患者的T細(xì)胞，并檢測其反應(yīng)活性，發(fā)現(xiàn)康復(fù)期的COVID-19患者體內(nèi)存在靶向S蛋白等新冠病毒蛋白的特異性記憶T細(xì)胞，且發(fā)現(xiàn)來自重癥患者的樣本表現(xiàn)出更強(qiáng)烈的特異性T細(xì)胞反應(yīng)，表明相較于輕癥患者，重癥患者對于SARS-CoV-2具有更強(qiáng)的記憶T細(xì)胞反應(yīng)性。
在B細(xì)胞免疫反應(yīng)方面，通過整合B細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和BCR免疫組測序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在重癥患者中具有更明顯的BCR克隆擴(kuò)增，相比于正常人和輕癥患者漿細(xì)胞占比更高，并且由B細(xì)胞介導(dǎo)的免疫通路和補(bǔ)體激活通路發(fā)生上調(diào)，這些結(jié)果說明更強(qiáng)烈的體液免疫反應(yīng)是重癥患者的典型特點(diǎn)。
進(jìn)一步評(píng)估早期康復(fù)患者適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的恢復(fù)情況，發(fā)現(xiàn)在所有康復(fù)患者的大部分T/B細(xì)胞中未檢測到促炎細(xì)胞因子的明顯表達(dá)，表明在COVID-19患者的康復(fù)早期促炎細(xì)胞因子可能已經(jīng)恢復(fù)到正常水平。值得注意的是，有絲分裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路（FOS、JUN、JUNB和DUSP1）的表達(dá)在所有COVID-19康復(fù)患者中均受到抑制，這也與之前的報(bào)道發(fā)現(xiàn)一致。
此外，本研究還發(fā)現(xiàn)了不同COVID-19患者的抗病毒反應(yīng)存在很大的異質(zhì)性，同時(shí)也提示了不同個(gè)體存在不同的抗病毒反應(yīng)機(jī)制的可能性，給后續(xù)更大規(guī)模的隊(duì)列研究提出了更多的可能性。比如，有很多研究已表明I型和Ⅲ型干擾素（IFN）信號(hào)通路在SARS-CoV-2或SARS-CoV感染中發(fā)揮重要作用。而在本研究中，僅在1例危重癥感染病例和1例輕度感染病例中檢測到T細(xì)胞IFN應(yīng)答，這種IFN應(yīng)答的異質(zhì)性表明在SARS-CoV-2感染過程中T細(xì)胞IFN通路的激活及其與臨床表型和抗病毒免疫反應(yīng)之間的關(guān)系仍有待進(jìn)一步闡明。在一例年輕的重癥病人（44歲）中還發(fā)現(xiàn)了IGHV4-34 BCR克隆的高度擴(kuò)增，而這種克隆型很少出現(xiàn)在健康個(gè)體的IgG記憶性B細(xì)胞中，且有研究表明其與一些自身免疫性疾病相關(guān)，提示由病毒感染誘發(fā)的自身免疫反應(yīng)也可能是產(chǎn)生重癥表型的一個(gè)可能原因。
這項(xiàng)研究對于理解重癥和輕癥患者的發(fā)病和康復(fù)機(jī)制，以及設(shè)計(jì)防治SARS-CoV-2感染的疫苗和治療藥物具有重要意義。
黃志偉教授為該研究論文的通訊作者，生命學(xué)院副教授張帆、碩士研究生甘銳、博士研究生甄梓期、黑龍江省醫(yī)院感染科主任胡曉麗為該研究論文的并列第一作者，博士研究生李想和周鳳俠對本研究做出了重要貢獻(xiàn)。本研究受到國家自然科學(xué)基金委、哈工大青年科學(xué)家工作室、哈工大新型冠狀病毒肺炎疫情應(yīng)急科研攻關(guān)項(xiàng)目等基金的資助。
圖一 COVID-19患者針對SARS-CoV-2感染的適應(yīng)性免疫反應(yīng)及免疫記憶建立情況
