微生物学通报  2022, Vol. 49 Issue (2): 724−736

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苏敏, 黄俊琼
SU Min, HUANG Junqiong
流感病毒交叉反应性记忆T细胞的研究进展
Advances in influenza virus cross-reactive memory T cells
微生物学通报, 2022, 49(2): 724-736
Microbiology China, 2022, 49(2): 724-736
DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210530

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收稿日期: 2021-06-11
接受日期: 2021-08-10
网络首发日期: 2021-09-23
流感病毒交叉反应性记忆T细胞的研究进展
苏敏 , 黄俊琼     
遵义医科大学附属医院输血科,     贵州  遵义    563000
摘要: 流感病毒是长期威胁人类健康最主要的病毒之一。灭活流感疫苗主要产生针对病毒血凝素的菌株特异性抗体,当新出现的流感病毒株与疫苗株不匹配时,疫苗的有效性将会大大降低。由于季节性流感病毒的抗原漂移和突变的持续出现,人们迫切地需要找到更广泛的保护方式。在以往的研究中,人们逐渐意识到细胞免疫的重要性,尤其是预先存在的记忆T细胞能靶向识别流感病毒内部保守蛋白,可与多种亚型的流感病毒发生交叉反应,并对随后同种亚型或不同亚型的流感病毒感染提供一定的保护作用。本文通过对流感病毒交叉反应性记忆T细胞的研究进展及交叉反应性记忆T细胞在流感预防中的一些指导应用进行综述,以期为流感的预防和疫苗的研发提供新的参考。
关键词: 流感病毒    T细胞    保守抗原    交叉反应    
Advances in influenza virus cross-reactive memory T cells
SU Min , HUANG Junqiong     
Department of Blood Transfusion, Affiliated Hospital of Zunyi Medical University, Zunyi 563000, Guizhou, China
Abstract: Influenza virus is one of the most important viruses that threaten human health for a long time. The inactivated influenza vaccine mainly produces strain-specific antibodies against the viral hemagglutinin. When the newly emerging influenza virus strain does not match the vaccine strain, the effectiveness of the vaccine will be greatly reduced. Due to the continuous emergence of antigenic drift and mutation of seasonal influenza viruses, people urgently need to find a wider range of protection methods. Previous studies show the importance of cellular immunity, especially the pre-existing memory T cells. Pre-existing memory T cells which target and recognize the conserved proteins inside influenza viruses can cross-react with influenza viruses of multiple subtypes, providing a certain degree of protection to influenza virus infections of the same subtypes or different subtypes. This article reviews the research progress of influenza virus cross-reactive memory T cells and some guiding applications of cross-reactive memory T cells in influenza prevention, aiming to provide a new reference for influenza prevention and vaccine development.
Keywords: influenza virus    T cells    conserved antigen    cross reaction    

流感病毒(influenza virus)是一种属于正黏病毒科的单股、负链的RNA病毒,根据核蛋白(nucleoprotein,NP)和基质蛋白1 (martix protein 1,M1)抗原性的不同分为甲、乙、丙和丁4型。流感病毒感染后常引起呼吸道感染、急性肺炎及严重并发症甚至造成死亡。根据世界卫生组织(World Health Organization,WHO)统计,在世界范围内,每年都有300−500万人严重感染,29−60万人死亡[1]。甲型流感病毒(influenza A virus,IAV)对人类和多种动物具有致病力,曾引起4次世界大流行。其中1918年的西班牙流感(H1N1亚型)造成大约5 000万人死亡,1957年的亚洲流感(H2N2亚型)造成约200万人死亡,1968年的中国香港流感(H3N2亚型)造成约100万人死亡,2009年的墨西哥新甲型猪源流感(pH1N1亚型)造成20多万人死亡,并在几周内迅速蔓延至全球200多个国家[2-3]。流感病毒可以刺激机体产生流感病毒特异性抗体和T细胞免疫应答。由于流感病毒表面的抗原突变较快,疫苗诱导的抗体很难对疫苗株以外其他病毒毒株的感染提供有效保护[4]。然而T细胞识别的免疫原相对保守,主要为流感病毒内部蛋白(如M1、NP)、聚合酶复合体(polymerase complex) (如PB1、PB2、PA)等,体内预先存在的记忆T细胞可以提供对多种亚型流感病毒的交叉保护,不仅仅局限于甲型流感病毒,也涉及乙型和丙型流感病毒[5-6]

本文将对流感病毒交叉反应性记忆T细胞的研究进展进行综述,概括了流感病毒保守抗原、交叉反应性记忆T细胞的相关研究及交叉反应性记忆CD8+ T细胞和记忆CD4+ T细胞在清除异亚型流感感染中发挥的作用,以及交叉反应性记忆T细胞在流感预防中发挥的指导作用,以此对流感病毒的预防和通用流感疫苗的研发提供帮助。

1 流感病毒保守抗原

流感病毒特异性记忆T细胞可以识别不同亚型流感病毒之间的共享表位,这些抗原表位在大多数甲型流感病毒中是高度保守的,因此具有交叉反应性的记忆T细胞可以对不同亚型流感病毒提供保护作用。记忆T细胞交叉识别的对象包括流感病毒表面保守抗原、外膜保守抗原和内部保守抗原。

1.1 表面保守抗原

血凝素(hemagglutinin,HA)是流感病毒包膜上的跨膜糖蛋白三聚体,由高度可变的头部和相对保守的杆部构成,包括HA1和HA2这2个结构[7]。事实上,HA点突变主要积累在中和抗体选择性压力下的区域,而蛋白质的其余部分则保持相对良好的保守性,允许T细胞识别。研究表明T细胞表位位于HA的HA1和HA2结构域中,并能表现出记忆表型[8]

研究表明神经氨酸酶(neuraminidase,NA)在流感病毒复制周期中起着关键作用,因此其一直是抗病毒抗体结合或病毒药物治疗的重要靶标。尽管在NA蛋白上也发生点突变,但在甲型流感病毒中,NA抗原漂移速率要比HA慢;CD4+ T细胞交叉反应表位主要位于表面HA和NA蛋白中[9]。然而有研究指出,预先存在的NA反应性抗体降低了CD4+ T细胞的免疫应答[10]

1.2 其他保守抗原

研究发现在流感病毒进化的过程中,核蛋白NP、基质蛋白M1和M2这3种蛋白非常稳定,T细胞能靶向识别这些部位与其他亚型流感病毒产生交叉反应。Lee等报道,M1和NP在流感病毒内部蛋白中具有最主要的免疫原性,其次是PB1和PA[11]。流感病毒NP和M1是CD4+辅助T细胞(T helper cell,TH)和CD8+细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T cell,CTL)激活后交叉识别的优势靶点,其中CD8+ T细胞是清除流感病毒感染的主要效应细胞。

1.2.1 外膜保守抗原

M1介导流感病毒组装,是甲型流感病毒中细胞免疫识别的主要抗原之一。其中HLA*0201限制性表位M158−66在人群中被公认为高度保守[12-13]。研究发现在与源自不同IAV的M1蛋白的反应中,T细胞的交叉反应性存在偏差,M1蛋白中的突变可能对流感病毒的免疫原性有较大影响[14]。M2蛋白保守程度较高,其N末端24个氨基酸组成的胞外域(ectodomain of matrix protein 2,M2e)更是高度保守,尤其是N端2−9位的表位SLLETEVT在所有IAV中都未曾发生过变异[15]。经修饰和优化后的M2e疫苗在动物模型中被证实能有效地诱导体液免疫和细胞免疫应答,对流感病毒的感染具有较好的保护效果[16]

1.2.2 内部保守抗原

流感病毒NP蛋白是与病毒遗传物质RNA结合的主要成分,其氨基酸序列高度保守,在所有RNA序列中保守性高达90%[17]。NP蛋白的免疫优势性和高度的保守性可能使其成为刺激CD4+ T和CD8+ T细胞对不同流感毒株发生交叉反应的一个很好的候选者[9, 18]。在甲型和乙型流感病毒内部蛋白中,与其他蛋白相比,PB1序列具有更高的整体同源性,而且拥有更多的CD4+ T和CD8+ T细胞表位[19-20]。Uddbäck等研究调查了PB1和NP蛋白在基于腺病毒载体疫苗中用作预防IAV靶标的可能性,结果证实PB1的免疫原性不如NP[21]

2 流感病毒特异的T细胞交叉反应

当机体不存在病毒特异性抗体时,主要由交叉反应性T细胞介导的异源免疫提供保护。研究初期证明了甲型流感病毒在小鼠和人体内诱导的大部分T细胞涉及相对保守的抗原(如NP蛋白和M1蛋白);提出了这些T细胞有助于对不同亚型流感病毒提供交叉保护的假设,并进一步证实了流感病毒特异性T细胞的交叉反应性及其在异源免疫中发挥的重要作用。

2.1 流感病毒记忆T细胞具有交叉反应性

1965年首次在小鼠身上发现,4周前感染过甲型流感病毒(PR8)的小鼠在受到A2型流感病毒攻击后表现出肺病毒滴度降低,肺部病变范围较小,死亡率降低的现象[22]。这种暴露于一种亚型流感病毒而能免受其他亚型流感病毒挑战的现象称为异源免疫或交叉保护。流感病毒记忆T细胞具有交叉反应性的证据主要来自动物模型,其中将来自流感病毒感染后小鼠体内的记忆性T细胞转移至未经感染的小鼠体内(而非记忆性B细胞的过继转移)可以保护小鼠免受致命性异亚型流感病毒的攻击,这一实验充分说明了记忆T细胞在交叉保护作用中的重要性[23]。经动物研究证实在初次感染流感病毒后诱导生成的记忆T细胞具有针对一种或几种流感病毒攻击的保护作用(表 1),病毒特异性T细胞能识别源自病毒内部保守蛋白的抗原决定簇(如M1、NP、PB1、PA等),这些交叉反应涉及同一和不同亚型流感病毒。在这些研究中,通过量化以前接触过常见流感病毒的人和小鼠体内的H7N9交叉反应记忆T细胞储存库,发现了显著的交叉反应T细胞群体,它们可以降低致死性H7N9攻击的发病率和死亡率,提供异亚型交叉保护;既往感染过H9N2或H1N1产生的异源免疫显著降低了H7N9病毒攻击后小鼠的发病率和死亡率、肺部病毒载量及清除时间;研究发现免疫H9N2减毒活流感疫苗(live attenuated influenza vaccine,LAIV)是控制鸡群中高致病性H5N2病毒的一种有前途的策略,这种交叉保护归因于LAIV激活的H5N2交叉反应性记忆T细胞[24-28]

表 1 流感病毒记忆T细胞具有交叉反应性的证据 Table 1 Evidence about cross-reactivity of influenza virus memory T cells
Priming virus Cross-reaction virus Modles Involving antigens References
pH1N1a PR8b, H7N9 C57BL/6 mice NP, M1, PB1, PA [24]
H9N2, pH1N1a H7N9 C57BL/6 mice NP [25]
H9N2 H5N2 SPF chickens PB1, NP, M1 [26]
PR8b H7N3 C57BL/6 mice NP, M1, PB1, PA [27]
H3N2, PR8b pH1N1a C57BL/6 mice NP, PA, PB1 [28]
Note: a: A/California/04/2009(H1N1); b: A/Puerto Rico/8/1934(H1N1).

然而人们对于人类异型免疫的了解还知之甚少。早期,通过流行病学调查发现在1957年大流感期间,55%的儿童在大流行期间有流感症状,而成人只有5%有流感症状;在缺乏pH2N2特异性中和抗体的情况下,感染过H1N1的个体在1957年H2N2流行时患病率更低[29]。记忆T细胞的交叉反应性可以部分解释这种新型大流行病毒的低致病性现象。后期,通过分析人类记忆T细胞储存库,进一步评估了33名pH1N1血清抗体阴性个体中19名个体的交叉反应T细胞记忆,尽管他们之前没有接触过pH1N1病毒或pH1N1疫苗,但是大多数人体内的记忆T细胞都能够识别感染pH1N1活病毒(16/19,84%)或大流行疫苗株(15/19,79%)后抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC)所呈递的抗原肽(M1、NP和PB1)[30]。这些研究表明,刺激交叉反应性记忆T细胞群,不同于基于特异性抗体保护的策略,可以赋予大流行菌株更广泛、更有效的潜在保护。另一方面,交叉反应性记忆T细胞对体液免疫也有一定影响,Nienen等发现以前接触过抗原相似的流感病毒株的交叉反应性记忆T细胞对活化病毒毒株特异的初始化B细胞提供了足够的帮助,并且接触的程度有助于提高疫苗诱导产生的抗体效价[31]

2.2 流感病毒交叉反应性记忆CD8+ T细胞

在流感病毒感染的过程中,初次免疫的T细胞从淋巴结迁移到肺部,在那里它们通过消除感染流感病毒的上皮细胞发挥抗病毒作用,清除病毒并建立免疫记忆。常规记忆CD8+ T细胞通过表型标记和运输模式可以区分为3类,第一类为效应记忆细胞(effect memory T cells,TEM),表达低水平的CD62L和CCR7,缺乏归巢于淋巴结的能力,并优先定位于周围组织;第二类是中央记忆细胞(central memory T cell,TCM),表达高水平CD62L和CCR7,可以通过血液和次级淋巴器官在体内循环;第三类是组织驻留记忆细胞(tissue-resident memory T cell,TRM),表达CD69和CD103,驻留在外周组织中,并且不循环[32]。如图 1所示,记忆T细胞亚群并不是都具有同等的交叉保护作用,作为记忆T细胞子集的组织驻留记忆细胞—TRM被保留在特定部位,并被认为可能是赋予组织异亚型感染有效保护的第一道防线。更重要的是,这些TRM介导的交叉保护不依赖于循环T细胞和中和抗体,抑制循环T细胞从淋巴结中流出不会对保护程度产生影响;在B细胞缺陷小鼠的实验中,没有抗体的情况下,反复感染流感病毒使肺中具有保护性的CD8+ TRM细胞的数量增加,小鼠发病率降低,保护性增强[33]

图 1 CD8+ TRM细胞清除异亚型流感病毒感染示意图 Figure 1 Schematic diagram of CD8+ TRM cells clearing out heterogeneous influenza virus infection.

TRM细胞源自TEM细胞而不是TCM细胞,但TRM细胞如何从IAV诱导的TEM细胞发展而来尚不清楚。一些研究表明,TEM细胞向TRM细胞转化需要肺组织中存在的抗原,机体内在环境将影响TEM细胞转化为TRM细胞;已经发现白细胞介素(interleukin,IL)-15、转化生长因子(transforming growth factor,TGF)-β、转录因子Blimp-1及其同源物Hobit的活性在诱导和维持TRM中发挥了重要作用[34-35]。也有研究认为Blimp-1而非Hobit介导了肺CD8+ TRM细胞的形成[36]。衰老环境可能会导致组织中TGF-β水平升高进而影响TRM细胞的功能。近期有研究表明从老化肺中分离出的TRM细胞是一类缺乏参与T细胞抗原受体(T cell receptor,TCR)信号传导和效应功能表达特征的亚群,这种功能障碍使来自老化肺的TRM细胞不足以提供异源保护性免疫[37]。当继发感染作出反应的病毒特异性T细胞再次识别保守的抗原时,记忆T细胞对抗原性不同的病毒就可以建立异源免疫。这些流感病毒交叉反应性记忆T细胞能在机体再次感染后被有效地召回感染部位,其中驻留在肺中的记忆CD8+ T细胞对第二次异源肺部IAV感染提供了最有效的保护[38]。通过小鼠模型进行观察发现,小鼠对异型流感攻击后的防御能力是通过肺与流感淋巴结中CD8+ TRM细胞的早期增殖和效应CD8+ T细胞(effector T cell,TEFF)迅速迁移至病毒复制部位来增强的,随着感染时间的增加,TRM细胞被TCM细胞取代,TCM细胞以延迟的动力学方式增殖,随着异型免疫力的下降而消失,并导致强烈的肺部炎症反应[39-40]。由于针对流感病毒产生异亚型交叉保护作用的TEFF细胞是由预先存在于记忆T细胞池中的交叉反应T细胞选择性扩增而导致的,这种保护的程度与可用的应答CD8+T细胞数量直接相关[41]。然而记忆CTL细胞池的大小和组成取决于2个连续感染的IAV之间的表位序列同源性,这可能会进一步显著改变病毒特异性CTL细胞反应和未来人类继发性甲型流感感染的疾病严重程度。TRM细胞的建立介导了对特定部位感染的保护,在其他组织中也有描述,包括皮肤、女性生殖道和大脑。流感病毒经阴道免疫小鼠引起长期记忆免疫反应后,通过鼻腔途径进行二次感染,能将抗原特异性T细胞重新定位到肺气道,并对呼吸道感染提供保护[42]。这种TRM细胞介导的流感病毒异亚型交叉保护持续时间较长,荧光显微镜观察到一些CD103+TRM细胞在流感病毒感染后很长一段时间内仍保留在大气道壁中,异型免疫在7个月后显著降低[38]。然而TRM细胞不会随着交叉保护作用的逐渐丧失而长期存在;随着肺TRM细胞数量的下降,保护作用随着时间的推移而减弱,这与其他黏膜部位(如皮肤)的TRM细胞长期维持的现象形成鲜明对比[43]。Van De Wall等总结了限制肺TRM群体规模的机制,包括IL-10的产生、调节性T细胞介导的免疫抑制、氧化代谢、氧张力,哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信号传导以及通过程序性死亡受体-1/程序性死亡受体配体-1轴信号传导[44]

2.3 流感病毒交叉反应性记忆CD4+ T细胞

与记忆CD8+ T细胞相比,记忆CD4+ T细胞的作用似乎更容易被忽视。实际上交叉反应性记忆CD4+ T细胞是感染IAV动物异源免疫所必需的,并且有助于对人类流感病毒感染提供保护。在没有B细胞和CD8+ T细胞存在的情况下,记忆CD4+ T细胞能指导清除流感病毒,提供交叉保护作用[45]。Eliasson等首次证明了M2e-CD4+ T细胞具有广泛的交叉保护作用,活化的HA交叉反应性CD4+ T细胞转移到未感染的小鼠中可以独立于B细胞和CD8+ T细胞而保护小鼠免受感染[46]。CD4+ T细胞介导的保护机制,一种是直接产生INF-γ,在感染早期使病毒滴度下降,另一种就是对体液免疫应答起调节作用[47]。记忆CD4+ T细胞本身不能清除流感病毒,主要通过产生细胞因子辅助活化CD8+ T细胞和B细胞,将记忆CD4+ T细胞保护作用发挥到最大[45, 48]。Alam等发现广泛交叉反应性HA-CD4+ T细胞记忆库选择性扩展增强了异亚型感染后HA特异性抗体的产生[49]。近期,Son等确定了一群在流感病毒清除后发展并同时表现出TH细胞和TRM细胞功能的肺CD4+ TH细胞,并将这些细胞定义为组织驻留T辅助(tissue-resident T helper cell,TRH)细胞;TRH细胞对协助CD8+ TRM细胞群体提供异亚型交叉保护至关重要;与记忆CD8+ T细胞相似,记忆CD4+ T细胞存在的组织部位与机体对病毒感染的保护程度有关[50]。Teijaro等发现仅肺CD4+ TRM细胞能保护小鼠免受异亚型流感病毒感染,而脾脏来源的记忆CD4+ T细胞提供的保护很少[51]。研究发现,即在血清学上不同的IAV亚型之间可能存在交叉反应性记忆CD4+ T细胞应答,甚至可以针对未遇到的病毒毒株(包括H7N9)[24]。然而季节性流感疫苗不能对H7N9提供较好的保护,研究通过量化评估季节性流感病毒诱导可交叉识别H7 HA衍生肽的记忆CD4+ T细胞的潜力,发现许多人具有大量的交叉反应性H7-CD4+ T细胞,而其中多达40%的人体内缺乏这种细胞[52]。然而人类对禽类疫苗的反应失败很可能是由于缺乏交叉反应性CD4+ T细胞记忆,由病毒内部保守蛋白特异性结合的记忆CD4+ T细胞与幼稚的HA特异性CD4+ T细胞竞争或抑制造成的[53]。重复接种季节性流感疫苗,可以维持交叉反应性记忆CD4+ T细胞的数量,为成年人每年继续接种季节性流感疫苗提供了理论依据。在未来几年中,与T细胞的记忆状态和功能相关的表面标志物的鉴定以及多色流式细胞术的改进将会对疫苗和流感病毒引发的记忆CD4+ T细胞的性质进行越来越严格地研究,确定交叉反应性记忆CD4+ T细胞在人类异源免疫中的影响将会变得越来越容易。

3 交叉反应性记忆T细胞对流感预防具有指导意义

病毒特异性抗体和TRM细胞都是最佳异源免疫所必需的,而循环记忆CD8+ T细胞则基本上不会改变病程。交叉反应性记忆T细胞(尤其是TRM细胞)在异源免疫中能起到重要作用,但这种保护作用的逐渐丧失与流感特异性肺TRM细胞种群规模的减小密切相关。因此在疫苗接种和疫苗研发过程中,诱导和维持有效且持久的流感交叉反应性记忆T细胞群体对流感病毒的预防具有指导意义。

3.1 疫苗接种

Flumist®是目前市场上能够有效诱导记忆CD8+ T细胞的流感疫苗,并且能在短时间内做出增强反应,活化的CD8+ T细胞最早可以在激活后7 d提高到保护性水平[54]。截至目前,鼻内感染被证实是诱导交叉反应性记忆T细胞最有效的方式[55-56]。经鼻腔免疫的IAV疫苗能刺激体液和细胞免疫系统,但这种疫苗引起的T细胞反应是高度可变的,而且适用于一种仅在上呼吸道较低温度(33 ℃)下复制的流感病毒[57]。有研究通过小鼠肌肉注射(intramuscular,IM)和腹腔注射(intraperitoneal,IP)活病毒,发现通过IM途径诱导产生了交叉反应性记忆CD8+ T细胞,与IP途径相比,在异亚型H3N2攻击后,小鼠肺部病毒滴度更低[58]。这表明同一种疫苗不同的接种途径会影响疫苗的整体保护效果,影响随后的免疫类型和作用范围。另外,由于肺TRM细胞逐渐丧失,由初级记忆CD8+ T细胞介导的异源免疫会随着时间的推移而减弱[59]。因为疫苗诱导T细胞的主要目的可能是将记忆中的CD8+ T细胞维持在能够实现临床保护的水平,这可能需要每隔几年增加一次剂量;初免-加强的免疫策略能有效地增加TRM细胞的数量,提供更持久的抗流感病毒保护作用[60-61]。多个研究证明在接种流感疫苗的情况下,每年接受多次疫苗接种的健康成年人将被保护免受严重流感疾病的侵袭。Trieu等首次证实了重复接种疫苗维持了交叉反应性记忆INF-γ+ CD4+ T和CD8+ T细胞的数量,为成年人每年连续接种流感疫苗提供了免疫学依据[62]。在一项临床研究中显示,两剂活流感A/H5N2疫苗注射证实可促进或增强健康年轻受试者外周血中的记忆CD4+ T和CD8+ T细胞反应[63]

研究已经证实LAIV比灭活流感疫苗能诱导更多的TRM-CD4+ T和CD8+ T细胞亚群,并为类似于先前感染的流感病毒非疫苗株提供了异亚型交叉保护[38]。目前的灭活疫苗不能引起强烈的T细胞反应,这一弊端在一定程度上可以通过使用正确的佐剂来克服。近年来,人们一直在迫切寻找能用于灭活疫苗中安全有效增强细胞免疫的佐剂以诱导肺TRM细胞产生,同时提供交叉保护作用。Cheng等在小鼠模型上探索了经表皮和皮下免疫CpG寡核苷酸佐剂的潜力,发现表皮免疫CpG寡核苷酸能对异亚型IAV提供更强的长期保护作用,这种保护作用被证实与肺TRM细胞有关[64]。Wang等找到了一种天然有效的刺激剂2′, 3′-环鸟苷酸-腺苷一磷酸(cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate,CGAMP),这种佐剂可在免疫后2 d诱导形成强有力的交叉保护,这种交叉保护维持了至少6个月,同时肺中持续存在CD8+ TRM细胞与目前的流感疫苗效果形成鲜明的对比[65]。这一发现对机体内早期交叉保护的形成具有非常重要的指导意义,早期交叉保护对于保护一线工作者和高危易感人群极为重要,尤其是当发生耐药或高致病性病毒(如H5N1和H7N9病毒)出现成为大流行时。

3.2 疫苗研发

病毒载体疫苗能激发强大的T细胞反应,各种基于病毒载体的流感候选疫苗正在研发中,包括杆状病毒、副流感病毒、阿尔法病毒和新城疫病毒疫苗载体[66]。然而,这些载体系统的有效性、安全性还未得到广泛地测试。目前,实验性流感疫苗的开发主要集中在使用改良的痘苗病毒安卡拉(modified vaccinia virus ankara,MVA)和腺病毒载体,其中以MVA载体疫苗应用较多。MVA可以编码一种或多种外源性抗原,因此可以用作多价疫苗。该载体可作为生物安全级别I级使用,具有佐剂固有的能力,并能诱导体液和细胞免疫应答[67]。研究将表达NP、M1、HA和NA不同组合的MVA载体疫苗在不同动物模型中进行了评估,这些载体疫苗已被证实可以激活产生交叉反应性T细胞反应[68-70]。此外还研发了能够同时诱导特异性抗体和T细胞反应的载体疫苗。Mullin等证实了MVA-NP-M1疫苗诱导分泌IFN-γ的CD4+ T细胞和TRM细胞比对照组多;MVA-NP-M1还能诱导NP特异性IgG抗体的产生[71]。一项动物研究评估MVA-H5N1-NP载体疫苗的保护效果,发现表达高度保守的流感病毒NP蛋白的MVA载体疫苗能保护小鼠免受不同流感病毒亚型的致命攻击,而其他保守的流感蛋白没有提供显著的保护水平。NP表达载体疫苗介导的对免受致死性IAV攻击的保护与强烈的CD4+ T细胞应答相关[72]。目前,MVA载体疫苗已经进入临床试验阶段。一项关于候选流感疫苗MVA-NP+M1的I期临床试验已经在老年人和年轻人中开展,结果证明这种疫苗是安全的和具有免疫原性的,能显著增强T细胞对NP和M1的反应,并对流感攻击具有保护作用[73-74]。综上所述,我们能看出MVA载体疫苗在新型通用流感疫苗的研发中具有非常广阔的临床应用前景。

同时,近两年来高度保守的流感基质蛋白2胞外域(M2e)已成为有吸引力的交叉保护疫苗靶标[75]。使用pdmH1N1攻击免疫了基于可溶性四聚体NA (tetrameric NA,tetNA)和M2e联合疫苗后的小鼠,发现疫苗所提供免疫力可防止小鼠体重减轻并显著降低肺部病毒载量,单独使用基于M2e的疫苗或与tetNA结合使用,也可以抵抗H3N2病毒的攻击[76]。其他研究证明鼻腔接种串联重复M2e表位的病毒样颗粒(M2e5×VLP)能够诱导机体产生针对保守M2e表位的交叉免疫[77]。M2e5×VLP在提供异亚型交叉保护和为宿主装备交叉保护性核蛋白肺TRM-CD8+ T细胞方面优于毒株特异性颗粒疫苗[78]。总之,与其他疫苗形式相比,这些候选疫苗能更有效地诱导病毒交叉反应性记忆T细胞的产生。

4 问题与展望

目前,诱导机体产生针对流感病毒血凝素的抗体仍然是预防流感最主要的方式,但通过疫苗接种或感染诱导的特异性血清抗体要有足够高滴度才能保护个体免受随后的感染。大量证据表明流感病毒交叉反应性记忆CD4+ T和CD8+ T细胞在对抗异亚型流感病毒感染中发挥了重要作用。因此,未来的新型通用流感疫苗应该能够有效地诱导和维持交叉保护性记忆T细胞,尤其是肺TRM细胞。一个合格的通用疫苗既能抵御季节性流感抗原漂移,在流感大暴发的情况下用于紧急接种,又可早期快速诱导交叉保护性T细胞,直到有了诱导适当特异性抗体的疫苗可用。交叉反应性记忆T细胞虽然不能预防流感病毒感染,但能帮助机体更快地清除病毒,特别是免疫系统发育尚不成熟的受试者,如以前未经历过流感病毒感染的幼儿,可能会从这一策略中受益。

预先存在的记忆T细胞可以对其他亚型流感病毒产生一定水平的交叉反应,但其他亚型的流感病毒的T细胞表位仍能发生突变引起免疫逃逸。然而,这种保护效果会随着时间的推移随肺TRM细胞数量下降而减弱,更深入地了解肺部环境如何影响TRM细胞的功能和维持足够数量的肺TRM细胞以提供对流感病毒的最佳保护,这些都是在疫苗研发中不容忽视的问题。目前,基于诱导交叉反应性记忆T细胞的新型通用疫苗研究已经取得了一定进展,在动物试验和临床研究中表现出一定的交叉保护作用。截至目前,还无流感疫苗可用于诱导人类流感特异性T细胞介导的异型免疫。尽管经过几十年的广泛研究,这种通用流感疫苗能否实现仍然不清楚。未来的临床前和临床试验需要提供有关这些疫苗有效性和安全性等信息。我们要解决的问题仍有很多,例如,最佳保守抗原的筛选、T细胞表位的作用、是否存在优势表位?老年人群如何维持肺TRM细胞的功能、最佳的疫苗免疫方式和程序、安全问题等,这些问题的解决对流感的预防和疫苗的研发都有重大的意义。相信随着流感病毒学研究的深入、生物信息学技术的发展、疫苗生产方式的变革,开发出一款安全有效的广谱流感通用疫苗势在必行。

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