COVID-19 疫苗中和反应持续时间、保护效果比较及保护相关性研究

【字体: 时间:2025年05月23日 来源:Nature Communications 14.7

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  为解决新冠疫苗中和抗体(nAb)滴度与疫苗效力(VE)随时间及变异株出现的衰减机制问题,研究人员系统比较 nAb 和 VE 衰减动力学,发现奥密克戎等变异株致 nAb 和 VE 对轻症保护下降更显著,而重症保护在 nAb 达检测限时仍超 75%,为疫苗策略提供依据。

  
新冠疫情自爆发以来,全球经历了从大流行到地方性流行的转变,疫苗接种成为构建群体免疫的关键手段。然而,随着时间推移和病毒变异株(尤其是奥密克戎等抗原性显著改变的毒株)的出现,疫苗诱导的中和抗体(neutralizing antibody, nAb)滴度下降与疫苗效力(vaccine efficacy/effectiveness, VE)衰减的现象日益受到关注。当前面临的核心问题包括:nAb 滴度衰减与 VE 下降在多大程度上由时间相关的免疫衰退驱动,又有多少是由于病毒变异导致的抗原不匹配?此外,nAb 作为疫苗保护相关性(correlates of protection, CoP)的指标,是否适用于不同疾病严重程度(如轻症、重症及死亡)和变异株的场景?这些问题直接影响疫苗加强针策略的制定和新一代疫苗的研发方向。

为解答上述疑问,香港大学李嘉诚医学院公共卫生学院(World Health Organization Collaborating Centre for Infectious Disease Epidemiology and Control, School of Public Health, Li Ka Shing Faculty of Medicine, The University of Hong Kong)的研究团队开展了一项系统性研究,相关成果发表在《Nature Communications》。

研究人员通过系统检索 PubMed 数据库,纳入 49 项 nAb 研究和 44 项 VE 研究,覆盖 mRNA、灭活、病毒载体等多种疫苗类型及异源接种方案,涉及原始株、Alpha、Beta、Delta、奥密克戎 BA.1/1.1/2 等变异株,涵盖成人、老年人等不同年龄群体。研究采用贝叶斯线性回归模型(Bayesian linear regression models),分别分析 nAb 滴度和 VE 随时间的衰减动力学,区分时间相关衰退与变异株抗原不匹配的独立影响,并比较 nAb 滴度与 VE 在相同时间尺度上的变化,评估 nAb 作为 CoP 的敏感性。

结果


中和抗体衰减动力学


对于基础免疫,不同疫苗平台的 nAb 衰减速率存在差异:异源初免系列的 nAb 滴度每 90 天下降 3.4 倍,而病毒载体疫苗下降 1.4 倍。mRNA 疫苗诱导的峰值 nAb 滴度显著高于灭活和病毒载体疫苗(分别低 8.2 倍和 5.6 倍)。奥密克戎变异株导致的 nAb 滴度下降幅度远大于时间相关衰退:接种 2 剂 mRNA 疫苗后 14 天,针对奥密克戎 BA.1/1.1/2 的 nAb 滴度已比原始株低 14.5 倍,3 个月和 6 个月时分别低 33.3 倍和 89.5 倍。

疫苗效力衰减动力学


针对轻症感染,奥密克戎变异株和时间衰退均导致 VE 下降,但变异株的影响更显著。例如,2 剂 mRNA 疫苗对轻症 Delta 感染的 VE 在 14 天为 91%,6 个月降至 70%;而对轻症奥密克戎感染的 VE 在 14 天仅 60%,3 个月降至 31%。对于重症和死亡结局,基础免疫阶段变异株与时间衰退对 VE 的影响相当,但加强免疫后时间衰退的作用更突出。值得注意的是,即使 nAb 滴度降至检测限(如 1:10 稀释),针对重症和死亡的 VE 仍保持在 75% 以上。

中和抗体与疫苗效力的相关性


尽管 nAb 滴度与 VE 在不同变异株和疾病严重程度间存在强相关性(Spearman 相关系数≥0.7),但其敏感性因结局而异。当 nAb 滴度为 10 时,对轻症感染的 VE 降至 44%,但对重症 / 死亡的 VE 仍高达 79%。这表明 nAb 滴度可能不足以完全预测对重症疾病的保护,提示存在其他免疫机制(如 T 细胞免疫、Fc 效应功能等)的贡献。

讨论与意义


本研究首次系统性比较了 nAb 和 VE 在不同变异株、疫苗类型及疾病严重程度中的衰减模式,揭示了奥密克戎等抗原性漂移变异株对 nAb 和轻症 VE 的显著影响,而重症保护对 nAb 滴度变化相对不敏感。这一发现挑战了 “nAb 滴度是唯一保护指标” 的传统观点,强调了 T 细胞免疫(尤其是 CD8+ T 细胞)和非中和性抗体(如通过 Fc 效应功能清除病毒)在重症保护中的重要作用。

研究结果为疫苗策略提供了关键依据:针对变异株的抗原匹配性可能比单纯增加接种剂量更有效,类似流感疫苗的株型更新策略;同时,需开发更全面的 CoP 指标(如结合 T 细胞反应),以准确评估疫苗对重症的保护效果。此外,研究还提示,即使 nAb 水平检测不到,重症保护仍可能持续,这为免疫功能低下人群的疫苗保护评估提供了新视角。

该研究通过多维度数据分析,整合时间、变异株、疫苗类型等多重因素,为理解新冠疫苗的长期保护机制提供了重要理论支持,也为全球疫苗加强针策略和新一代广谱疫苗研发指明了方向。

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