Four lessons COVID taught us about the immune system
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2025年1月27日

抗体(Y 形结构)涌向 SARS-CoV-2 颗粒(带刺球体)的艺术家插图。信用: KTSDesign/科学图片库
随着 COVID-19 在五年前开始激增,没有人知道会发生什么。
免疫系统也没有。
面对一种新的病毒,人类在免疫学上是天真的。SARS-CoV-2 的出现为研究免疫系统的运作提供了难得的机会,研究人员争先恐后地收集他们所能收集的所有数据。“全世界都接触到了一种全新的病原体,”加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)的免疫学家纳迪亚·罗恩(Nadia Roan)说。“我们试图利用它来更多地了解免疫力。”
多年后,科学家们仍在筛选数据,以更好地了解免疫系统的工作原理。以下是他们迄今为止学到的四个教训。
抗体不是一切
在大流行初期,许多研究人员专注于应对 SARS-CoV-2 感染产生的抗体。与抗体一样,称为 T 细胞的免疫成分也可以抵抗感染,但这些成分起初较少受到关注。例如,许多 COVID-19 疫苗的临床试验分析的是抗体水平,而不是 T 细胞。
这部分是因为 T 细胞比抗体更难研究,因此我们对它们的了解滞后,加利福尼亚州圣地亚哥拉霍亚免疫学研究所的免疫学家 Shane Crotty 说。
然而,随着大流行的进行,很明显 T 细胞是对 SARS-CoV-2 和 COVID-19 疫苗免疫反应的关键臂,拉霍亚免疫学研究所的免疫学家 Alessandro Sette 说。在接种疫苗后的几个月内,针对 SARS-CoV-2 的抗体减弱,但接种疫苗的人继续制造识别病毒的 T 细胞1.Sette 和其他人发现,T 细胞保护仍然很强2,甚至针对躲避第一代 COVID 疫苗产生的抗体防御的病毒变体。
“人们过去更关注抗体,往往忘记了 T 细胞反应,”伦敦帝国理工学院的免疫学家罗斯玛丽·博伊顿 (Rosemary Boyton) 说。“现在我们更清楚地认识到 T 细胞反应也很重要。”
预警免疫警报到达全身
这场大流行还让研究人员对先天免疫系统有了新的认识,这是抵御病毒的另一道防线。
先天免疫反应不如抗体和 T 细胞特异性。细胞在检测到外来分子(例如 SARS-CoV-2 的 RNA 基因组)时可以释放这些反应。当细胞发现一个明显的分子时,它会通过释放称为干扰素的蛋白质来发出警报。这些蛋白质激活数百个基因,包括许多参与病毒防御的基因。干扰素反应还通知同一器官中的其他细胞处于高度警觉状态,纽约市纽约大学(New York University)的病毒学家本杰明·特奥弗(Benjamin tenOever)说。“这对病毒来说可能非常糟糕。”

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在大流行之前,研究人员认为这种警告口号并没有传播到感染部位之外。但是,当 tenOever 和他的同事分析仓鼠的样本和以前感染过 SARS-CoV-2 的人的尸检样本时,他们发现全身都有干扰素反应的迹象,甚至在远离感染细胞的器官中也是如此3.后来,该团队了解到,这不仅限于 SARS-CoV-2:流感病毒还会在仓鼠中引起广泛的干扰素反应。
tenOever 假设这些整体抗病毒防御可以在感染迅速穿过身体的情况下增强保护。这也可能是在大流行后期传播的 SARS-CoV-2 变体比其前身更不可能导致严重疾病的部分原因:较早的变体,较早的病毒形式更好地与鼻子中的细胞结合,使病毒在上呼吸道中保持更长时间。这让先天警告信号有时间到达肺部,并在病毒到来之前加强那里的防御。
鼻子知道
马萨诸塞州波士顿儿童医院(Boston Children’s Hospital)的免疫学家何塞·奥尔多瓦斯-蒙塔内斯(Jose Ordovas-Montanes)说,在大流行之前,研究人员对鼻子并不是很感兴趣。“它被视为将空气输送到肺部的被动管,”他说。“而肺是生意发生的地方。”
大流行凸显了了解特定组织中免疫反应的重要性,尤其是在感染经常开始的地方:鼻子。
潮湿的鼻子内壁是一种独特的免疫环境,它包含与血液中发现的抗体和免疫细胞不同的抗体和免疫细胞混合物。因此,在血液中产生抗体的注射疫苗可能不是阻断鼻子感染的理想选择。“从大流行中吸取的教训之一是位置、位置、位置,”Crotty 说。
这种特异性有助于解释 COVID-19 疫苗提供的保护不均衡:它们是抵御由病毒浸润肺部引起的严重疾病的有力盾牌,但仅提供对初始感染的适度保护。

随着2021年巴西 COVID-19 病例的激增,医院工作人员转移了一名患有严重 COVID-19 的人。图片来源:Alexandre Schneider/Getty
抗体和免疫细胞在不同组织之间的差异也可以解释为什么 SARS-CoV-2 感染和注射疫苗对病毒的保护往往比“混合”免疫弱,而“混合”免疫是由两者结合产生的4.西雅图华盛顿大学(University of Washington)的免疫学家马里恩·佩珀(Marion Pepper)说,通过疫苗在全身、特别是鼻子中引发免疫反应结合了两者的好处。
病毒后疾病病因的提示
大流行开始后不久,一些人开始报告感染后持续数月的症状。这种被称为长期 COVID 的现象已被证明很难研究:长期 COVID 患者可能会出现各种严重程度和持续时间不同的症状,并且这种情况被认为有多种原因。
但长期以来,一直有零星的报道称感染其他病毒后会出现类似疾病。康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学医学院的免疫学家 Akiko Iwasaki 说,由于 SARS-CoV-2 同时感染了数百万人,大流行为研究人员提供了前所未有的机会来研究这种病毒后疾病。

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在过去的五年中,研究人员了解到,多种因素可能导致这种病毒后疾病。他们了解了病毒感染如何触发免疫系统产生针对人体自身蛋白质的抗体,SARS-CoV-2 如何在感染后在体内隐藏数月或数年,以及病毒后疾病如何导致体内其他休眠病毒的重新激活,例如 Epstein-Barr 病毒。
不幸的是,这些进步并没有对扩大长期 COVID 患者的治疗选择起到多大作用,Iwasaki 说。
如何最好地治疗长期 COVID 只是 COVID-19 大流行之后众多未解之谜之一。“世界各地的免疫学家仍然有很多问题,”Crotty 说。“这种病毒仍然存在,它仍然很重要,而且它仍然非常有益,值得学习。”
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-00128-w
引用
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