新冠病毒感染中 CD8+ T 细胞分化机制及疫苗策略新发现

为探究新冠病毒（SARS-CoV-2）感染中 T 细胞免疫特性，研究人员对比其与流感病毒感染，发现两者 CD8+ T 细胞分化程序不同，且单表位疫苗可护肺抗病毒。

　　

新冠病毒感染研究背景与意义

自新冠疫情爆发以来，新冠病毒（SARS-CoV-2）已在全球范围内造成了近 8 亿人感染，超 600 万人死亡，且病毒持续变异，新变种如奥密克戎及其亚系对既往感染或疫苗产生的抗体有显著抗性，使得研发新疫苗和加强针迫在眉睫。

CD8⁺ T 细胞在控制新冠病毒感染、预防再感染和降低突破感染病例的疾病严重程度方面发挥着关键作用。然而，新冠患者体内循环 T 细胞存在多种异常，如严重耗竭、衰老、耗竭、异常 Th17 分化和过度激活等。而且，目前关于人类对 SARS-CoV-2 的 T 细胞反应的信息大多来自对循环 T 细胞的分析，肺部 T 细胞免疫的特性，尤其是效应和记忆 T 细胞的分化和持久性仍未得到充分探索。

在此背景下，美国威斯康星大学麦迪逊分校和北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员开展了相关研究。他们的研究成果发表在《Communications Biology》上，这对于理解肺部对急性病毒感染的免疫反应以及开发基于 T 细胞的疫苗来预防呼吸道病毒感染具有重要意义。

研究技术方法

研究人员使用了多种技术方法。在动物实验方面，选用 7 - 12 周龄的雄性 C57BL/6J 小鼠和 K18-hACE2 小鼠，对其进行病毒感染和疫苗接种实验。通过组织处理，将脾脏和肺制成单细胞悬液，运用流式细胞术检测细胞因子、细胞表面分子等，分析 T 细胞的表型和功能。在人体研究中，获取威斯康星大学医院收治的重症 COVID-19 患者和健康志愿者的外周血单个核细胞（PBMC）样本进行检测分析 。

研究结果

1. 抗原特异性 CD8⁺ T 细胞反应：用 SARS-CoV-2 的 USA-WA1/2020 株和流感病毒 A（IAV）的 PR8/H1N1 株感染 K18-hACE2 转基因小鼠，在感染后第 8 天和第 10 天，检测到两种病毒感染的小鼠肺部均有大量病毒特异性 CD8⁺ T 细胞，且频率和数量在这期间增加，两种感染中针对特定表位的 CD8⁺ T 细胞反应频率相当。
2. 肺部效应 CD8⁺ T 细胞的分化特征：与 IAV 感染的小鼠相比，SARS-CoV-2 感染的小鼠肺部效应 CD8⁺ T 细胞加速表达 CD103，且终末分化受限，表现为 KLRG-1 和 CX3CR1 表达水平较低。这表明 SARS-CoV-2 感染可能促进肺部效应 CD8⁺ T 细胞的黏膜归巢标记 CD103 的快速诱导，但限制其终末分化。
3. 肺部保护抑制分子的表达：在 IAV 感染小鼠肺部，超过 40% 的效应 CD8⁺ T 细胞在感染后第 8 天和第 10 天表达 PD-1、TIGIT 和 LAG-3 等抑制分子，而在 SARS-CoV-2 感染小鼠肺部，该比例较低，且在第 10 天降至 5%。这说明 SARS-CoV-2 感染小鼠肺部诱导 TOX 和抑制分子以减轻潜在促纤维化炎症反应的免疫元件可能减少。
4. 信号传导和效应转录程序差异：SARS-CoV-2 和 IAV 在小鼠肺部 CD8⁺ T 细胞中引发不同的信号传导和效应转录程序。IAV 感染的小鼠肺部 NP366 特异性效应 CD8⁺ T 细胞高表达颗粒酶 B 的比例更高，而 SARS-CoV-2 感染的小鼠肺部 S525 特异性效应 CD8⁺ T 细胞表达更高水平的 STAT-3。这表明 SARS-CoV-2 感染可能通过诱导 STAT-3 限制 CD8⁺ T 细胞介导的细胞毒性。
5. 人体 T 细胞的变化：分析健康志愿者和重症 SARS-CoV-2 感染患者的 PBMCs 发现，患者的 CD4⁺和 CD8⁺ T 细胞中总 STAT-3 水平显著高于健康志愿者，且循环中活化的 HLA-DR⁺ CD8⁺ T 细胞 STAT-3 表达升高，但效应分子和抑制分子表达无显著改变。
6. 不同感染模型中效应和记忆 CD8⁺ T 细胞特征：用表达 SIINFEKL 表位的小鼠适应株 SARS-CoV-2（CoV-OVA）和 IAV-OVA 感染 C57BL/6 小鼠，结果显示两种病毒感染诱导的肺部抗原特异性 CD8⁺ T 细胞反应总体相当，但效应 CD8⁺ T 细胞表型存在差异。SARS-CoV-2 感染小鼠肺部的 SIINFEKL 特异性效应 CD8⁺ T 细胞黏膜归巢标记增强，但肺组织驻留记忆 T 细胞（T_RM）的建立效率低于 IAV 感染小鼠。
7. 单表位疫苗的保护作用：通过两种疫苗策略（鸡卵清蛋白疫苗和重组痘苗病毒疫苗）研究发现，疫苗诱导的针对单个表位的记忆 CD8⁺ T 细胞在 SARS-CoV-2 攻击后可有效分化为效应细胞，减少肺部病毒载量。其中，鼻内接种佐剂疫苗的保护效果优于皮下接种，且 SARS-CoV-2 感染可诱导初次和再次效应 CD8⁺ T 细胞表达 CD103 。

研究结论与讨论

该研究深入比较了 SARS-CoV-2 和 IAV 感染诱导的 T 细胞免疫反应，发现两种病毒感染驱动的效应 CD8⁺ T 细胞分化程序不同，IAV 驱动的程序有助于平衡细胞毒性功能和抑制受体的诱导，保护肺部免受免疫病理和纤维化；而 SARS-CoV-2 驱动的程序则促进促纤维化炎症，表现为 STAT3 表达增强、颗粒酶 B 和抑制分子表达减少、CD103 水平升高。

此外，研究还证实了单表位特异性 CD8⁺ T 细胞在保护肺部免受 SARS-CoV-2 感染方面的潜力，强调了表位特异性疫苗策略的重要性。研究结果为理解 SARS-CoV-2 感染中 CD8⁺ T 细胞的保护和促纤维化作用机制提供了新视角，也为开发针对新冠病毒的免疫疗法和疫苗提供了潜在的分子靶点，如 STAT-3 。但研究也存在局限性，如仅基于单一免疫显性表位比较 T 细胞反应，未来需更全面的方法来进一步研究。