mRNA疫苗刺激的免疫力可以长达几年吗？

昨天圣路易斯华大的科学新秀Ali Ellebedy（阿里教授）研究组的Nature文章再次成为全世界的新闻，到处都是报道与衍生博文，他的团队前不久刚发表过一篇Nature。

我去读了原文，他们确实使用了persistent的描述语。这个词在英文里是持续性的意思，三个月也可以说是持续性的，而媒体宣称疫苗所刺激的免疫力会持续数年甚至终生，这完全是为了吸引读者的眼球。

他们这次的研究与以前不同的是：以前仅测定了IgG或IgA的抗体反应，以及藏在骨髓里的长寿浆细胞，这次是直接测了两种免疫细胞：Plasmablast (浆母细胞，不知道是否翻译准确？)和Germinal Center (生发中心） B细胞，研究了它们的强度与持续时间，这些细胞对于产生高效抗体至关重要。浆母细胞是拥有增殖活性的浆细胞，我们知道浆细胞是抗体制备工厂，在细胞发育谱带上是从生发中心B细胞，到浆母细胞再到浆细胞的步骤，它们都涉及到抗体的制备。

阿里教授研究组只分析了辉瑞疫苗，没有像媒体说的研究过Moderna疫苗，他们以前比较过辉瑞mRNA疫苗和流感灭活疫苗的效应。

在第二针注射辉瑞疫苗一周后，浆母细胞在血中达到高峰，但是随后逐渐下降，直到三周后测不出来为止。浆母细胞对于维持血中的IgG和IgA的抗体至关重要，那么它们没有了怎么办？阿里教授的聪明之处是在回流淋巴结中找到了这些浆母细胞，它们会存在很长时间，或者在科学家所测试的时间段里都能找到。

大家可以看一张他们论文图表的部分。在健康人的臂膀肌肉注射疫苗五周后，他们利用多普勒超声波发现了两个肿大的淋巴结，分别标明为1和2。然后就象外科病理活检那样，在影像介导下利用针头定向取出这些膨大的生发中心。这些生发中心里存在各种复杂的细胞，他们选择分析了浆母细胞和生发中心B细胞, 他们在文章中说以后还会进一步分析滤泡性T辅助细胞。

浆母细胞在血中也可以检到，但在淋巴结意义更大，因为他们发现这些细胞是长寿的。利用细胞标记染色，在流式细胞仪中可以检查到浆母细胞和生发中心B细胞，他们只分析到注射辉瑞疫苗首剂15周和第二剂量12周之后的反应，这些细胞在注射疫苗近四个月后仍然鲜活的存在。

所以根本不是媒体报道的所谓终生免疫，mRNA疫苗出世也只有大半年的时间，所谓免疫力会几年甚至终生完全是媒体加的，洛克菲勒组称记忆B细胞会存在至少一年。

阿里教授研究组打破了我们以前的认知，那就是生发中心会在抗原退却后消失。我们以前免疫动物后生发中心都会在14-30天后消失，再次刺激则更容易膨胀起来。生发中心有点像救火队那样反应，没有火警后会自然静音。现在他们的发现揭示生发中心反应在疫苗注射近四个月后仍然很强，这是很令人吃惊的发现。这证明mRNA疫苗强大的同时，比感染造成的正常免疫反应强3-4倍，也为担心它们可能导致的副作用提供了依据。

我的推测是，如果需要测试疫苗诱导的免疫力是否为数年或终生，必须分析骨髓或其他器官的免疫记忆细胞，不仅仅应该关注生发中心。生发中心是那一刻产生高效免疫的保证，是否对长久免疫记忆有效，需要更多的研究。这可是免疫学领域的一个巨大的黑洞，因为没有人知道免疫记忆是如何产生或维持的，所以新冠在某种程度上能够推动免疫学和病毒学的发展。

新冠病毒能够刺激长久免疫的原因是因为它们的突变率相对低，RNA聚合酶拥有很强的复核功能。不像HIV的变异率那么高，波士顿和南非的HIV的序列可能高达50%的不同。

阿里教授研究组的发现认为这些生发中心B细胞所产生的单克隆抗体主要是对S蛋白的RBD，只有少部分抗体与NTD结合，这减少了以前因为抗体与NTD结合可能诱导的ADE的担忧。日本大阪大学和随后另一篇Cell论文都认为，导致抗体增强效应（ADE) 的“增强抗体”是通过与S蛋白的N-terminal domain (NTD)结合完成的，这个结合将RBD (受体结合域）的构象改变成开放型，从而增加了RBD与ACE2受体的结合。

阿里教授的研究组也发现，辉瑞疫苗刺激的抗体对包括D614G, 南非和英国的三种突变株有效，但是他们没有分析Delta突变株。现在其他研究组的结果认为，辉瑞和Moderna对Delta都有效，但是对于辉瑞疫苗是你必须打二针。大家应该赶紧去打疫苗，密苏里打疫苗比例最高的亚裔在成人中打了一针的只有51%，二针42%。

阿里教授在圣路易斯华大的明星般地崛起具有很大的现实意义，他是埃及人，在埃及读了本科之后来美国读博士和做博士后的人才，为美国很少成功的中东人。几年前华大医学院著名的病理与免疫系决定雇他时需要些勇气，现在看来当年的系主任预测到了一颗科学新星的升起。这让我想到另外两位来自中东地区的美国诺贝尔奖获得者：Caltech的埃及裔阿拉伯教授Ahmed Zewail和UNC的土尔其教授Aziz Sancar。这是一个文化冲突的例子，Aziz Sancar刚来美国霍普金斯大学时，因为巨大的国家认同和宗教冲突，他必须中断在美国的研究回到土耳其，他再次重返美国后才慢慢适应。

我现在还不能肯定阿里教授是埃及的穆斯林还是埃及少数族群的基督徒，但是他只是第一代就与华裔1.5代高中生长大的张锋相似，被美国青年才俊包围。当然埃及毕竟是英国的前殖民地，与西方拥有几百年的交流。除了口音之外，阿里教授的行为完全不像是个美国新移民，实验室就是美国白人为主体的地方。谈及印度人在美国更容易成功，很大的原因也是因为文化决定的，他们与英国文化拥有几百年的交流。

I would describe it in English clearly. I keep thinking about this for a long time. I thought it is a cultural issue that might prevent us to be successful in the West. People might know through my posts that all of our immunology seminars at WashU. were organized by a Japanese professor at WashU. Even Japanese or Korean is much better suitable to America's culture than us. We have to ask why.

阿里教授的研究组与我们共享这个华裔耶鲁校友林璎设计的水坛，科学的重大发现经常发生在这个圣路易斯华大医学院中心校园的周围。实验做累了，文章思路断了，看看下面令人赏心悦目。捐赠建造这水坛的Clayco老板连大学都没有读完，还谈什么哈佛耶鲁，人家从高中时就在工地里谋生。他太太是阿肯森发现的小血管综合症CRV的前病人，已经去世。Clayco老板Bob为了表示感谢捐了这个水坛，为阿肯森留给这所著名医学院的永久遗产，不然怎么叫legend？

可以从我以前谈及生发中心和阿里教授的文字了解背景知识，现在确实是将全民都培养成免疫学家的节奏。我那位从北大理论物理专业毕业的朋友，应该已经对这些术语相当熟悉了：

“亲和成熟（Affinity Maturation）在某种程度上是现代免疫学的开端或里程碑式的发现，这是华大前教授Herman Eisen应用半抗原-载体系统发现的，为在St. Louis完成的经典工作，这个系统现在仍然是研究T细胞依赖性B细胞反应的常用实验手段。Herman Eisen是位太nice的人，当年受歧视的犹太人，他稍微张扬点都应该与Tonagawa分享诺贝尔奖。我们仍然留不住Herman, 他在华大担任过微生物学系主任，然后被MIT挖走。MIT免疫学的发源就是靠的他，他在那里耕耘了40多年。

我以前提过华大年轻教授Ali Ellebedy（简称阿里教授), 他最近在疫苗的人体免疫应答方面做出了重要的工作。他是位埃及人，在美国St. Jude研究儿童医院获得PhD，Emory的人类疫苗大佬手下做的博士后，华大识人才雇了他。这已经被证明是个非常成功的雇人决定，他的研究组已经有一篇关于流感病毒疫苗的论文在Nature发表，去年迎战疫情迅速转向研究新冠疫苗的人体免疫反应。

阿里教授虽然是PhD, 但是他一来就与华大外科等临床科室展开合作，这需要相当的交际技巧。他们除了检测血浆中的疫苗抗体反应外，还能从疫苗注射处的回流淋巴结，也就是我们人体腋下离疫苗注射处最近的结巴结，通过超声影像看到生发中心的动态变化。也可以通过淋巴结的生物活检，取出淋巴细胞，在流式仪上以CD38/Bcl6双染色识别生发中心的B细胞，还可以分析抗体基因的重排。他们因为是现时观察到人体对疫苗的直接免疫反应，所以特别令人感兴趣。他们比较了两种疫苗：灭活疫苗（流感疫苗）和mRNA疫苗（辉瑞疫苗），这两个方向的文章不是Nature就是Immunity, 大家可以对照看”。

“机体产生高效抗体就是通过生发中心的选择机制完成的，在生发中心发生了两个关键性的决定：对增强抗体的亲和力至关重要的体细胞免疫球蛋白的基因突变；以及抗体重链的置换，让抗体从低亲和力的IgM变成了优质的高亲和力的IgG。也就是说，我们的免疫防御武器是在生发中心精税化的。新冠病毒的科普功能强大，现在武汉汉口的汉正街卖小商品的老太婆，恐怕都知道IgM。我以前总是说，看MIT和耶鲁的知名程度，不能问中科院上海分院的博士生，需要问上海菜市场卖菜的郊区农民，他们会说：“MIT我不知道，耶鲁好像是所美国大学”。

存在于所有淋巴组织的生发中心分为明区和暗区，暗区因为含有增殖的B细胞（centroblast）所以致密很多，成熟后会去相对疏散的明区接受滤泡T细胞和FDC的再教育。B细胞在明区和暗区还可以自由游走，通过变换CXC趋化因子的不同受体。这些都很有意思，只是机理不明。那紫色染色的是明区里FDC（滤泡树突状细胞）上的补体受体CR1（CD35)或者生发中心B细胞的CR1 (CD35)与CR2（CD21)。阿肯森因为参与克隆CR1这个重要的受体，使他在免疫学史上都拥有地位。FDC上的CD35的功能是抓住以免疫复合物形式存在的抗原，让抗原在细胞表面存在很长的时间，从而不断地教育B细胞。B细胞上的CD21则能通过与补体裂解产物C3d结合使B细胞活化的阈值下降, 所以补体又被称为自然佐剂。这个现象是游走美国霍普金斯、英国剑桥和美国冷港泉的Douglas Fearon发现的，当年我们使用他的Science文章做Journal Club。所以当我们踢除CD21/CD35基因后，小鼠面对抗原刺激时的生发中心和抗体反应都出现了障碍，可见图的右侧，那紫色部分明显缩小了。

从这里大家可以看出，我是相当够格评论疫苗的，亲手做过奠定抗体反应的生发中心，当年也做厌了的测定抗体亲和成熟的ELISA。

亲和成熟（Affinity Maturation）在某种程度上是现代免疫学的开端或里程碑式的发现，这是华大前教授Herman Eisen应用半抗原-载体系统发现的，为在St. Louis完成的经典工作，这个系统现在仍然是研究T细胞依赖性B细胞反应的常用实验手段。Herman Eisen是位太nice的人，当年受歧视的犹太人，他稍微张扬点都应该与Tonagawa分享诺贝尔奖。我们仍然留不住Herman, 他在华大担任过微生物学系主任，然后被MIT挖走。MIT免疫学的发源就是靠的他，他在那里耕耘了40多年。

我以前提过华大年轻教授Ali Ellebedy（简称阿里教授), 他最近在疫苗的人体免疫应答方面做出了重要的工作。他是位埃及人，在美国St. Jude研究儿童医院获得PhD，Emory的人类疫苗大佬手下做的博士后，华大识人才雇了他。这已经被证明是个非常成功的雇人决定，他的研究组已经有一篇关于流感病毒疫苗的论文在Nature发表，去年迎战疫情迅速转向研究新冠疫苗的人体免疫反应。

阿里教授虽然是PhD, 但是他一来就与华大外科等临床科室展开合作，这需要相当的交际技巧。他们除了检测血浆中的疫苗抗体反应外，还能从疫苗注射处的回流淋巴结，也就是我们人体腋下离疫苗注射处最近的结巴结，通过超声影像看到生发中心的动态变化。也可以通过淋巴结的生物活检，取出淋巴细胞，在流式仪上以CD38/Bcl6双染色识别生发中心的B细胞，还可以分析抗体基因的重排。他们因为是现时观察到人体对疫苗的直接免疫反应，所以特别令人感兴趣。他们比较了两种疫苗：灭活疫苗（流感疫苗）和mRNA疫苗（辉瑞疫苗），这两个方向的文章不是Nature就是Immunity, 大家可以对照看。

一句话可以总结：mRNA疫苗是革命性技术，如果有能力或可能，人们将不会再动手做灭活疫苗了，除非没有办法，灭活疫苗将会被淘汰。”

“最近来自圣路易斯华大的年轻教授Ali Ellebedy的Nature文章发现，感染新冠7-8月后的病人体内存在长寿的藏在骨髓中的浆细胞。浆细胞是B细胞在病原微生物刺激后分化成的抗体合成细胞，浆细胞的胞浆里贮藏着大量的已经合成好的抗体，随时可以释放。也就是说它们将抵抗新冠的武器静息地库存在骨髓里面，一旦人体再次遇见病毒，这些武器就会投入战斗。Ellebedy实验室也发现了血液中处于静息状况的记忆性B细胞，这是重复了洛克菲勒大学资深B细胞专家Nussenzweig实验室发表在Nature上的发现。

Nussenzweig教授这样说：“People who were infected and get vaccinated really have a terrific response, a terrific set of antibodies, because they continue to evolve their antibodies,” ；“I expect that they will last for a long time.” （中文大意：“感染新冠和接种了新冠疫苗的人们，真是拥有非常好的反应，他们能够产生很优质的抗体，这里的原因是因为他们能够不断地演化或改进他们的抗体。我预测这些抗体会存在很长的时间”)。

“首先，mRNA的半衰期很短，在正常情况下只有几小时或24小时就被降解了。辉瑞疫苗的mRNA是被修饰过的，加帽和甲基化后会抑制mRNA被降解的速度。我们现在沒有疫苗mRNA的药物动力学的资料，但是我估计疫苗mRNA半衰期即使延长了，也应该在几天内就被降解。这个他们应该是把关了的，因为如果mRNA在体内存在很长时间，那是很危险的，机体可以通过很多途径产生抗核酸抗体而导致自身免疫性疾病。

其次，mRNA是被注射到肌肉里的，进入机体后通过肌肉细胞或其他细胞的蛋白质合成机器迅速合成S蛋白，然后通过淋巴系统进入淋巴结刺激产生抗体。作为抗原的S蛋白一般是不会到血液里去的，病毒跑到血液里的病毒血症也通常仅发生在重症的感染病人。如果大量S蛋白在血液中，与抗S蛋白的抗体形成免疫复合物并带到全身的不同器官，特别是当注射了第二针的疫苗后，那确实会很麻烦。

我们圣路易斯华大教授Ali Elebedy的Nature文章的实验也证明了这点，mRNA疫苗合成的S蛋白通常是在局部组织中。他们观察到，从臂膀注射辉瑞疫苗后，疫苗只刺激腋窝下的淋巴结肿大以激发生发中心反应制造抗体。如果mRNA合成的S蛋白大量到了血液，那应该看到全身淋巴结的肿大，他们没有观察到这个现象”。