ChAdOx1-S与BNT162b2 COVID-19疫苗诱导的异源免疫效应差异机制研究

《Cellular Immunology》：Differential heterologous immunological effects induced by ChAdOx1-S and BNT162b2 COVID-19 vaccines

本研究针对mRNA疫苗（BNT162b2）与腺病毒载体疫苗（ChAdOx1-S）可能存在的非特异性效应（NSEs）差异，通过对比分析疫苗接种者外周血单核细胞（PBMCs）的转录组学特征、细胞亚群分布及细胞因子分泌模式，发现腺病毒疫苗可诱导更强的促炎性细胞因子反应和差异基因表达通路。该成果为疫苗选择策略提供了重要免疫学依据，发表于《Cellular Immunology》。

　　

随着COVID-19大流行进入常态化管理阶段，疫苗的长期免疫效应和非特异性作用逐渐成为研究热点。尽管mRNA疫苗（如BNT162b2）和腺病毒载体疫苗（如ChAdOx1-S）在预防新冠病毒感染方面均表现出色，但越来越多的证据表明，这两类疫苗可能对免疫系统产生不同的“额外影响”——即非特异性效应（Non-Specific Effects, NSEs）。这种效应最早在卡介苗（BCG）等减毒活疫苗中被发现，表现为接种后能提供超出目标疾病范围的保护作用，例如降低新生儿总体死亡率或减少非目标病原体感染。

那么，这两种技术路线迥异的COVID-19疫苗，是否也会诱导不同的异源免疫反应？这些差异背后的分子和细胞机制是什么？这些问题对于优化疫苗接种策略，尤其是在老年人和有基础疾病等脆弱人群中的接种策略，具有重要的公共卫生意义。先前有观察性研究表明，接种腺病毒载体疫苗的人群，其非COVID-19相关死亡率（特别是心血管疾病死亡率）低于接种mRNA疫苗的人群，暗示腺病毒疫苗可能具有某种保护性优势。然而，支撑这一临床现象的免疫学机制尚不明确。

为了揭开这个谜团，由荷兰拉德堡德大学医学中心的Elisabeth A. Dulfer和Mihai G. Netea等领衔的研究团队，在《Cellular Immunology》上发表了一项精心设计的机制研究。他们从一项名为TACTIC的临床试验中，选取了24名60岁以上的老年志愿者作为研究对象。这些志愿者在完成初始疫苗接种（15人接种BNT162b2，9人接种ChAdOx1-S）至少四个月后，接受了BNT162b2作为加强针。研究人员在加强针接种前（基线，T0）、接种后三周（T1）和六周（T2）三个时间点采集血液样本，系统性地比较了两组志愿者免疫系统的差异。

本研究主要运用了几项关键技术：首先，利用批量RNA测序（RNA-seq）技术分析了外周血单核细胞（PBMCs）在受到热灭活SARS-CoV-2病毒、白色念珠菌等多种刺激物刺激后的转录组变化，并通过基因集富集分析（GSEA）挖掘差异通路。其次，通过流式细胞术（Flow Cytometry）精确量化了PBMCs中各类免疫细胞亚群（如单核细胞、T细胞、B细胞、树突状细胞等）的比例。最后，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测了细胞经不同刺激后产生的关键促炎细胞因子（如IL-1β、TNF、IL-6）和抗炎细胞因子（IL-1Ra）的水平。

3.1. ChAdOx1-S与BNT162b2疫苗接种者刺激后PBMCs的转录组景观

研究人员首先在基线水平（T0）比较了两组志愿者PBMCs的基因表达。结果显示，即使在未受特异性刺激（仅用RPMI培养基处理）的情况下，腺病毒疫苗（ChAdOx1-S）接种者的PBMCs中就有142个基因的表达与mRNA疫苗（BNT162b2）组存在显著差异。基因集富集分析（GSEA）进一步揭示，ChAdOx1-S组在多个炎症相关通路上呈现上调，包括趋化因子、髓系细胞炎症分子、Toll样受体（TLR）信号通路以及I型干扰素（IFN）抗病毒信号模块。这表明，腺病毒疫苗接种可能在体内诱导了一种持续的、低度的免疫激活状态。当用热灭活的SARS-CoV-2病毒刺激细胞时，两组间仍有84个差异表达基因（DEGs），其中在ChAdOx1-S组上调的SIGLEC5基因编码的蛋白被认为具有抑制免疫细胞活化的功能，这可能是一种对抗过度炎症的补偿机制。

3.2. ChAdOx1-S与BNT162b2疫苗接种后的细胞群分布

尽管转录组存在差异，但流式细胞术分析显示，两组志愿者在基线时的主要免疫细胞亚群（如单核细胞、自然杀伤（NK）细胞、T细胞）比例总体相似，未观察到统计学上的显著差异。不过，腺病毒疫苗组的CD8+ T细胞和成熟B细胞（CD19+ CD20+ CD38+）比例有轻微升高的趋势。

3.3. 初次接种四个月后对离体二次刺激的炎症细胞因子产生

功能学检测是本研究的关键。研究人员将PBMCs在体外用多种病原体相关分子模式（PAMPs）进行刺激，包括脂多糖（LPS）、热灭活白色念珠菌、热灭活流感病毒和R848（一种TLR7/8激动剂）。结果发现，腺病毒疫苗（ChAdOx1-S）组志愿者的PBMCs在受到这些异源刺激后，产生的促炎细胞因子（IL-1β、TNF、IL-6）水平 consistently（持续地）高于mRNA疫苗（BNT162b2）组。例如，对于IL-1β的分泌，在LPS、白色念珠菌、流感和R848刺激下，ChAdOx1-S组均显著高于BNT162b2组。这表明，腺病毒疫苗接种者的先天免疫细胞在应对非新冠相关病原体挑战时，表现出更强的反应能力。

3.4. PBMC细胞群的纵向变化

在接种了BNT162b2加强针后，研究人员追踪了免疫细胞比例的变化。结果显示，加强针并未引起两组志愿者细胞亚群比例的显著改变，之前观察到的CD8+ T细胞比例的微小差异也随之消失。这表明，加强针主要影响的是免疫细胞的功能状态，而非其数量分布。

3.5. BNT162b2加强疫苗接种后刺激的炎症相关细胞因子分泌

最有趣的发现出现在细胞因子反应的动态变化上。接种加强针后，原本在基线时存在的两组间细胞因子分泌差异呈现出“收敛”的趋势。也就是说，腺病毒疫苗组高水平的细胞因子反应在加强后有所下降，而mRNA疫苗组的反应则相对稳定或略有变化，使得两组之间的差异缩小。这提示，mRNA加强针可能对由腺病毒疫苗初始免疫所建立的独特免疫状态产生了“调和”作用。

综合以上结果，本研究得出结论：基于腺病毒载体的ChAdOx1-S疫苗和基于mRNA的BNT162b2疫苗，在诱导长期免疫记忆方面存在显著差异。ChAdOx1-S疫苗接种后，能够诱导免疫细胞（特别是先天免疫细胞）处于一种更具“准备”状态，使其在遇到非相关病原体刺激时能产生更强的促炎细胞因子反应。这种功能上的差异可能与训练免疫（Trained Immunity）的诱导有关，即先天免疫细胞在接触某种刺激后，其功能状态发生长期改变，从而对后续刺激产生更强的反应。尽管细胞群体组成未见巨大变化，但其转录程序和功能输出却截然不同。

这项研究的重要意义在于，它从免疫学机制层面为观察到的COVID-19疫苗非特异性效应（NSEs）差异提供了直接证据。研究结果表明，疫苗的技术平台（腺病毒载体 vs. mRNA）本身就会对接种者的免疫系统产生深远而不同的重编程影响。这对于未来的疫苗设计和公共卫生政策具有重要启示：在选择疫苗时，除了考虑其针对目标病原体的直接保护效力外，其可能带来的异源免疫效应（无论是获益还是风险）也应纳入考量。例如，对于心血管疾病高风险人群，若能证实腺病毒疫苗的强效先天免疫激活确实能带来心血管保护作用，那么这类疫苗或许能提供额外的健康收益。然而，研究者也谨慎指出，本研究样本量较小，且参与者为老年人，结论需在更大规模、更广泛人群中得到验证。此外，由于欧洲已普遍转向使用mRNA疫苗，腺病毒疫苗的潜在异源优势如何在当前的接种策略中得以利用，也是一个需要深入探讨的问题。总之，这项工作强调了“疫苗效应不限于特定抗原”这一新范式，呼吁在疫苗评估中更加关注其广谱的免疫调节功能。