一项由斯坦福大学医学中心领导的研究表明，血液检测可以预测疫苗免疫力能持续多长时间。该研究揭示了一种名为巨核细胞的血细胞在促进疫苗抗体反应持久性方面的作用，通常巨核细胞与血液凝固相关。这一发现可能有助于解释为什么某些疫苗能诱导数十年的抗体反应，而另一些疫苗的效果仅能维持几个月。
“为什么有些疫苗能诱导持久的免疫力，而有些则不能，一直是疫苗科学中的一个伟大谜团。”微生物学和免疫学教授Bali Pulendran博士说，“我们的研究表明，在接种疫苗后的几天内，血液中会出现一种分子特征，可以预测疫苗反应的持久性，并提供了关于疫苗持久性基本机制的见解。”
2022年的一项研究中，Pulendran及其同事定义了一个可以预测许多疫苗早期抗体反应的“通用特征”。然而，这项和其他研究并未定义一个可以预测抗体反应持续时间的特征。新论文发表于《自然免疫学》，Pulendran是高级作者，Mario Cortese博士（现就职于吉利德科学）和Thomas Hagan博士（现为辛辛那提大学医学院助理教授）为共同第一作者，埃默里大学的Nadine Rouphael教授是关键贡献者。
探究持久性
Pulendran的团队最初研究了一种实验性的H5N1禽流感疫苗，该疫苗与佐剂一起使用——佐剂是一种增强对抗原免疫反应的化学混合物，但其本身不会诱导免疫反应。
研究人员跟踪了50名健康的志愿者，他们接受了两剂带佐剂或不带佐剂的禽流感疫苗。研究人员在接种后100天内收集了每个志愿者的12个时间点的血液样本，并对每个样本中的基因、蛋白质和抗体进行了深入分析。然后，他们使用机器学习程序评估并发现了数据集中的模式。
该程序识别出了一种在接种疫苗后几天内出现的血液分子特征，这种特征与几个月后个人的抗体反应强度有关。特征主要反映在血小板中的微小RNA片段，血小板是形成血液凝块的小细胞。
血小板来自骨髓中的巨核细胞。当血小板从巨核细胞脱落并进入血液时，通常会携带一些来自巨核细胞的小RNA片段。虽然研究人员无法轻易追踪巨核细胞的活动，但携带巨核细胞RNA的血小板起到了代理作用。
“我们了解到，血小板是骨髓中巨核细胞活动的风向标。”Pulendran说。
更广泛的含义
为了确认巨核细胞是否影响疫苗持久性，Pulendran的研究小组同时给小鼠注射了禽流感疫苗和促血小板生成素（thrombopoietin），这是一种增加骨髓中活化巨核细胞数量的药物。结果发现，促血小板生成素使两个月后的抗禽流感抗体水平增加了六倍。
进一步的实验表明，活化的巨核细胞产生关键分子，这些分子增加了负责制造抗体的骨髓细胞（即浆细胞）的存活率。当这些分子被阻断时，浆细胞在巨核细胞存在下的存活率降低。
“我们的假设是，巨核细胞在骨髓中为浆细胞提供了一个支持生存的环境。”Pulendran说。
科学家们测试了这一趋势是否适用于其他类型的疫苗。他们查看了之前收集的244人对七种不同疫苗的反应数据，包括季节性流感、黄热病、疟疾和COVID-19疫苗。
相同的血小板RNA分子——巨核细胞活化的标志——与各种疫苗的更持久的抗体生产相关。这种分子特征可以预测哪些疫苗效果更持久，以及哪些疫苗接种者会有更持久的反应。
朝着预测性和个性化疫苗迈进
Pulendran和他的同事们计划进行研究，探讨为什么某些疫苗可能会首先激发更高水平的巨核细胞活化。这些发现可以帮助研究人员开发更有效地激活巨核细胞的疫苗，从而导致更持久的抗体反应。
与此同时，科学家们希望开发测试方法，利用新发现的分子特征来确定疫苗可能持续的时间。这可以帮助加速疫苗临床试验——在这些试验中，研究人员通常必须跟踪人们数月甚至数年以确定持久性——还可以产生个性化的疫苗计划。
“我们可以开发一种简单的PCR检测——疫苗芯片——在接种疫苗后的几天内测量血液中的基因表达水平。”Pulendran解释道。“这可以帮助我们识别谁可能需要加强针以及何时需要。”
他补充说，疫苗反应持续的时间很可能受到多种复杂因素的影响，他怀疑巨核细胞只是更大故事的一部分。
来自辛辛那提大学、埃默里疫苗中心、加州大学圣地亚哥分校、GSK比利时、以色列爱因斯坦医院、杰克逊实验室、食品和药物管理局、西奈山伊坎医学院、埃默里大学医学院、国立卫生研究院和纽约大学格罗斯曼医学院的科学家参与了这项研究。
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