Immunity/中国科学家SARS病毒研究新突破：病毒清除者现身

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由广州医科大学、中科院广州生物医药与健康研究院共建的呼吸疾病国家重点实验室，日前在呼吸道冠状病毒研究上，取得新突破。呼吸疾病国家重点实验室赵金存教授与美国爱荷华大学Stanley Perlman教授合作，首次证实，在MERS（中东呼吸综合征）和SARS（严重急性呼吸窘迫综合征）冠状病毒感染过程中，气道记忆性CD4+T细胞能间接起到清除病毒作用。这一发现将有助于呼吸道冠状病毒疫苗的开发。该成果于2016年6月7日在线发表于免疫学《Immunity》（影响因子24.082）上。

近十几年来，呼吸道冠状病毒感染在全球范围内已造成两次重大的疫情。据世界卫生组织报道，2003年SARS疫情传播到29个国家，共感染8422人，死亡率约为8%。2012 年MERS的出现为全球公共卫生安全带来新挑战，截至2016年5月16日，已感染 1733 人，其中 628 例死亡，死亡率约为 40%。MERS曾传播到包括我国在内的27个国家和地区，目前仍在中东流行。

据介绍，传统的疫苗以诱导综合抗体为主，主要存在两方面缺陷：一是由于诱导的是综合抗体，持续时间较短；二是病毒可以通过自身突变，逃避抗体识别。

赵金存教授及其合作团队，通过在小鼠肺气道中开展的实验，发现记忆性CD4+ T细胞（Airway memory CD4+ T cell）能间接起到清除病毒的作用。在病毒感染后，记忆性CD4+ T细胞能第一时间分泌γ干扰素。γ干扰素激活抗病毒天然免疫应答和增强抗病毒CD8+ T细胞免疫反应，从而有效清除病毒感染细胞。更为重要的是，此CD4+ T细胞可诱导产生同时针对MERS和SARS冠状病毒的T细胞免疫应答。（广州日报）

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Airway Memory CD4+ T Cells Mediate Protective Immunity against Emerging Respiratory Coronaviruses

Jincun Zhao6,correspondenceemail, Jingxian Zhao6, Ashutosh K. Mangalam, Rudragouda Channappanavar, Craig Fett, David K. Meyerholz, Sudhakar Agnihothram7, Ralph S. Baric, Chella S. David, Stanley Perlman

Highlights
•Intranasal but not subcutaneous vaccination protects mice from pathogenic human CoVs
•Protection is mediated by airway memory CD4+ T cells
•IFN-γ produced by airway memory CD4+ T cells is required for protection
•A conserved epitope in SARS-CoV and MERS-CoV induces cross-reactive T cell responses

Summary
Two zoonotic coronaviruses (CoVs)—SARS-CoV and MERS-CoV—have crossed species to cause severe human respiratory disease. Here, we showed that induction of airway memory CD4+ T cells specific for a conserved epitope shared by SARS-CoV and MERS-CoV is a potential strategy for developing pan-coronavirus vaccines. Airway memory CD4+ T cells differed phenotypically and functionally from lung-derived cells and were crucial for protection against both CoVs in mice. Protection was dependent on interferon-γ and required early induction of robust innate and virus-specific CD8+ T cell responses. The conserved epitope was also recognized in SARS-CoV- and MERS-CoV-infected human leukocyte antigen DR2 and DR3 transgenic mice, indicating potential relevance in human populations. Additionally, this epitope was cross-protective between human and bat CoVs, the progenitors for many human CoVs. Vaccine strategies that induce airway memory CD4+ T cells targeting conserved epitopes might have broad applicability in the context of new CoVs and other respiratory virus outbreaks.

http://www.cell.com/immunity/abstract/S1074-7613(16)30160-1

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呼吸道冠状病毒，对这个略显专业的词汇，很多人会觉得陌生。但由呼吸道冠状病毒引发的两种疾病———SARS(严重急性呼吸窘迫综合征)和MERS (中东呼吸综合征)，不少人就会觉得心惊肉跳了。由广州医科大学、中科院广州生物医药与健康研究院共建的呼吸疾病国家重点实验室，日前在呼吸道冠状病毒研究上取得新突破。呼吸疾病国家重点实验室赵金存教授与美国爱荷华大学StanleyPerlman教授合作首次证实，在MERS和SARS冠状病毒感染过程中，气道记忆性CD4+T细胞能间接起到清除病毒作用。这一发现将有助于呼吸道冠状病毒疫苗的开发。该成果已于6月21日发表于免疫学《Immunity》杂志上。该研究获得中国中组部千人计划、广州市医疗健康协同创新传染病专项，以及美国国立卫生院项目的支持。


十几年间 两次“肆虐全球”


冠状病毒家族，是目前已知基因组最大的RNA病毒，包括多位成员，可以感染多种家养和野生动物以及人类，引起脑炎、肝炎和肺炎等疾病。近十几年来，呼吸道冠状病毒在全球范围内造成了两次重大的疫情。2003年，SARS在中国暴发流行，疫情传播到29个国家和地区。根据世界卫生组织统计，SARS冠状病毒共感染8422人，死亡率约为8%。

9年后，SARS病毒的“表亲”又出现了。一种新型冠状病毒肆虐全球，它被称为“类SARS病毒”，即“中东呼吸综合征”(MERS)，为全球公共卫生安全带来了新挑战。就在去年，广东的惠州就输入了首例中东呼吸综合征确诊患者。截至2016年6月22日，MERS病毒已感染1768人，其中630例死亡，死亡率高达35%。MERS首发于沙特阿拉伯，并已传播到包括我国在内的27个国家和地区，目前仍在中东地区流行。


特异性T细胞 延长疫苗保护时程


在中国谈起SARS，人们都有“一朝遭蛇咬，十年怕井绳”的感觉。也难怪，只有中国才真正见识到了SARS疫情的凶险。面对如此凶猛的冠状病毒，科学家们正在夜以继日地研发抗病毒疫苗，提前为这场无声的“战争”做好准备。

病毒感染后，我们的机体内主要由抗病毒中和抗体阻断病毒入侵细胞，并由T细胞清除病毒感染的细胞，防止病毒播散，促进疾病好转。因而T细胞又被称为免疫系统中的“杀手”。赵金存介绍，这个杀手团队主要由两个成员组成，CD8+T细胞是杀灭病毒的行刑者，直接杀死病毒感染细胞。而另一个关键成员，即CD4+T细胞不但可以辅助中和抗体的产生，还可促进CD8+T细胞增殖，并指引其前往杀灭病毒的战场。“没有CD4+T细胞，病毒中和抗体下降，CD8+T细胞不但兵力不足，而且就像失去了眼睛和耳朵。”

赵金存说，目前已有研究表明，冠状病毒感染后，中和抗体存在时间远远短于病毒特异性T细胞。比如，大多数MERS病人痊愈后9个月，中和抗体就已大大降低。而在SARS和流感病人中，病毒特异性T细胞却可以持续数年。因此，研究一种冠状病毒特异性T细胞相关的疫苗，或将其设计为中和抗体疫苗的一个组分，将可以大大延长疫苗的保护时程和效能。


疫苗载体“整容” 让病毒与杀手细胞对抗


有了这个前提背景，那接下来就要验证CD4+T细胞的作用了。CD4+T细胞能否抗击呼吸道冠状病毒的感染？赵金存的合作团队试图用实验来证明。

首先，要构造一种能诱发CD4+T细胞的疫苗。新型疫苗载体———委内瑞拉马脑炎病毒复制颗粒(VRP)进入了赵金存的视野，这个疫苗载体好比一辆汽车，要搭载什么则由研究者决定。接下来，赵金存对疫苗载体进行“整容”，搭载了针对SARS和MERS冠状病毒的CD4+T细胞表位基因，一旦经过包装后的疫苗进入动物体内，就会刺激机体免疫系统，诱导病毒特异性CD4+T细胞的扩增。

赵金存介绍，实验通过两种方式为小鼠“打疫苗”，一种是鼻腔滴注，一种是皮下注射。6周龄小鼠要通过两次疫苗免疫，间隔6-7周。武器有了，敌人也就要出场了。研究人员将SARS和MERS病毒从小鼠鼻腔滴进去攻击小鼠，接下来病毒与T细胞在小鼠体内“捉对厮杀”。


使用疫苗后 小鼠生存率达九成


经过厮杀，打了疫苗后的小鼠果真受到保护。赵金存说，实验数据显示，没有使用疫苗的小鼠病毒感染后死亡率是100%，而经疫苗保护后，死亡率降低至10%，即九成都活了下来。且令人意外的是，两种免疫方式效果不一，只有从鼻腔滴注的方式才能有效保护小鼠，而皮下免疫的小鼠大部分死亡。

研究人员进一步发现，鼻腔和肺部相连，只有鼻内免疫后，CD4+T细胞才出现在肺部气道内，皮下免疫后则出现在血液和其他器官。难道是气道内的这群细胞发挥的保护作用？研究人员采用特定的“删除法”，删除气道内的CD4+T细胞，让血液和其它器官内的CD4+T细胞继续存在，再用病毒攻击。这次，小鼠又大批量死亡，之前的保护机制消失了。“这就证明，气道内的CD4+T细胞确实是疫苗发挥保护作用的关键。”

实验最终也揭开了这群细胞的作用机制。由于细胞可长期驻留于气道，并在感染后第一时间通过分泌γ干扰素，这个干扰素“通风报信”，提醒机体病毒来袭，进入“战争状态”，并增强抗病毒CD8+T细胞免疫反应，从而有效清除病毒感染细胞。


释疑


1 研究结果对疫苗研发有何用处？

赵金存说，目前世界上尚没有上市的呼吸道冠状病毒疫苗可以用于人体。大多数研究都集中在可诱导产生中和抗体的疫苗上，主要存在两方面缺陷：一是由于诱导的是综合抗体，持续时间较短；二是病毒可以通过自身突变逃避抗体识别。

而这一研究提供了新思路：疫苗最好可以诱导产生记忆性气道C D 4+T细胞，或将其设计为中和抗体疫苗的一个组分，可以大大延长疫苗的保护时程和效能。

而且研究还有另一个意外发现，此CD 4+T细胞识别的病毒靶点在不同呼吸道冠状病毒，在人类及动物间均相似，这意味着设计抗击其中一个病毒的疫苗，也可以对抗它的各种“表亲”。“这提醒我们可以开发人类广谱呼吸道冠状病毒疫苗”。

证实C D 4+T细胞有效的过程，也是设计疫苗的过程。“这次经过整容后的疫苗可以作为以后研究疫苗的模板，但仍需大量的前期基础性研究。”

2 SARS出现后消失疫苗研发还有意义吗？


人们也许在猜测着，是否MERS疫情也会像SARS一样，在治愈了病人、控制了宿主之后而消失不见呢？“目前下此结论还为时尚早。”
赵金存说，MERS冠状病毒并不是人类的新朋友，而是老相识。在20多年前它就感染了人类的伙伴骆驼作为它的中间宿主，并潜伏下来，悄悄地等待着合适的时机，给人类一个突然袭击。由于文化、宗教和管理水平的原因，在中东地区完全隔离骆驼种群和疑似病例并不现实。可能MERS冠状病毒会像流感病毒一样，在人群中停留下来，并不断变异以适应人类。“一想到这种结局，人们可能会感到如鲠在喉。”
放大视野来看，冠状病毒虽是起源于5000万年前的古老病毒种属，却保持着活跃的进化，在历史的长河流淌到21世纪的时候，与人类两次不期而遇。“但我们真的可以确定这是第一和第二次吗？在人类现代文明崛起之前，又曾发生过多少次SARS和MERS呢？那在未来呢？所以，冠状病毒研究之路依旧长远。”
出品：南方都市报科学新闻工作室

编辑:周娟
链接：http://www.oeeee.com/html/201606/30/401866.html
来源:南方都市报