背景/目的:母婴出生队列研究是评估流感疫苗、自然感染及母体免疫贡献所衍生的免疫模式、广度与持续时间的关键流行病学工具。历史上,该研究设计对精心设计的儿科疫苗的开发具有重要意义。研究人员对国际流感母婴出生队列研究进行了综述,以识别其在评估流感免疫发育方法上的共性与不足。方法:研究人员对已发表的、研究流感病毒感染与免疫的母婴出生队列进行了范围综述。主要主题包括(a)急性呼吸道感染和流感感染的发病率与百分比,(b)样本采集方法,(c)实验室方法与诊断检测,(d)症状学与无症状感染,(e)就医感染,(f)母婴疫苗接种状况,(g)母体样本与产科病史,以及(h)已报告的队列资金来源。结果:共有九个队列符合纳入标准并被选入综述。仅有两个队列在分类为中低收入国家开展,且无队列在低收入国家开展。各队列在综合征定义、统计指标、标本类型和实验室技术方面差异很大。大多数队列依赖政府资助。结论:从每个队列独立获得的资源密集型和时间密集型信息,为流感暴露与免疫研究贡献了宝贵的知识。然而,跨队列比较和分析因方法学差异而受到挑战。通过纳入流感不良结局高风险婴儿队列、有目的地标准化核心数据元素采集、时机和程序、标准化分析测量以及协调报告具有科学意义的结果,可改善科学知识。
1. 引言
流感病毒在全球儿科人群中造成显著的疾病负担。全球每年约有10亿例流感病例。据估计,2018年5岁以下儿童中有1.095亿例流感病例。流感可导致儿童严重疾病,在任何环境下均可引起住院和死亡,尽管这些结局在低收入国家发生比例过高。2018年,流感相关急性下呼吸道感染住院的最大比例(23%)发生在6个月以下的婴儿中,此阶段婴儿不符合疫苗接种条件且母体抗体正在消退。
灭活流感疫苗获批用于≥6个月的婴儿和儿童,减毒活流感疫苗(LAIV)用于两岁以上健康儿童。流感疫苗针对季节性毒株开发,但由于季节间频繁的基因修饰、抗原漂移和抗原转换,仅提供短暂保护。真实世界疫苗效力取决于疫苗抗原与实际流行毒株的匹配程度。目前尚无公认的流感疫苗保护相关物,有时导致研究间疫苗效力估计不一致。有效、抗原广谱且持久的流感疫苗的开发受到对驱动个体间免疫反应变异因素理解有限的挑战。在这种变异的可能多因素解释中,一种假说聚焦于"免疫印记"(imprinting)概念,指个体首次暴露于特定流感抗原后,对偏好的毒株产生优先反应,而对其他毒株的保护减弱。
当前流感疫苗的不足凸显了增进对流感疫苗如何赋予免疫及其性能如何改善的理解的必要性。由于幼儿疾病负担高以及有机会在免疫学幼稚人群中了解免疫如何发展,出生队列是独特的流行病学工具。随访无先前流感疫苗或感染暴露的儿童,使研究人员能够厘清重复流感感染对免疫反应的影响,揭示母体和遗传对免疫发育的贡献,并描述婴儿期和青年期感染及疾病严重程度的风险因素。
研究人员对全球母婴出生流感免疫队列进行了范围综述。研究人员试图识别知识空白并综合关于这些队列的已知信息,以促进持久且广谱有效的疫苗和疗法的开发。
2. 材料与方法
文献综述使用系统综述和荟萃分析首选报告项目(PRISMA)范围综述扩展指南进行。检索词详情见Figure S1。简言之,使用美国国家医学图书馆PubMed和Embase筛选1990年1月至2026年8月发表的摘要、全文文章和预印本。已发表作品若描述母婴出生队列、特征为招募母亲并随访其婴儿的前瞻性纵向研究、并在世界任何地方开展(或计划开展)婴儿期流感免疫评估,则被审查并纳入。本综述中每个队列代表特定研究样本,研究人员关注队列的最佳方法学描述,无论进一步发表的数量如何。同一队列的相关出版物在全文评估后关联。研究人员剔除了非前瞻性出生队列、关注非感染性结局或仅关注非流感感染性疾病或疫苗接种的研究。一些符合这些标准的在印稿件被纳入。标题/摘要和全文筛选由MZ完成。最终出版物的全文记录由MZ和DCP提取进行人工分析。
3. 结果
九个符合纳入标准的流感免疫母婴出生队列被选入综述。MIAI、IMPRINT和Nicaragua队列的方法学数据各涵盖两篇出版物,共12项研究(Table 1)。IMPRINT-Mexico和IMPRINT-US的两个不同站点和出版物被视为同一总体队列的一部分,因为它们是一起开发的。此外,本文其余部分所称"Nicaragua队列"是Nicaraguan Influenza Cohort Study(NICS)、Nicaraguan Pediatric Influenza Cohort Study(NPICS)和Nicaraguan Influenza Birth Cohort Study(NIBCS)的组合。九个队列随访了居住在4个大洲的受试者(Figure 1)。一个队列在澳大利亚开展(墨尔本的"Protective Effect of Maternal Immunisation on preTerm birth: characterizing the Underlying mechanisms and Role in newborn immune function"(PREMITUR)),两个在欧洲(汉堡的"Prenatal Identification of Children's Health"(PRINCE)和德国维尔茨堡的"Maturity of Immunity Against Influenza"(MIAI)),四个在北美(美国Apache和White Mountain Apache印第安保留地的"Apache"、美国俄亥俄州辛辛那提的Pediatric Respiratory & Enteric Viral Acquisition and Immunogenesis Longitudinal cohort(PREVAIL)和"IMPRINT-USA"、墨西哥城的姐妹队列"IMPRINT-Mexico"{此处归类为单一IMPRINT队列},以及尼加拉瓜马那瓜的"Nicaragua"),两个在亚洲(中华人民共和国的"Hong Kong"和越南胡志明市的"Ho Chi Minh City")。根据世界银行定义,大多数队列位于高收入国家(澳大利亚、德国和美国),两个位于中高收入国家(中华人民共和国和墨西哥),两个位于中低收入国家(尼加拉瓜和越南)。两个队列(尼加拉瓜和越南)婴儿死亡率高,而所有其他队列被归类为低(Table 1)。
3.1 主题1:急性呼吸道感染和流感感染的发病率与百分比
在报告发病率的母婴出生队列中,儿童呼吸道感染频繁。对于一些研究,方法在发病率计算之前已发表,但九个队列中有四个确实报告了该结局。然而,这些研究缺乏标准化统计方法,报告的率类型存在变异。Apache报告流感样疾病(ILI)发病率高达7.2/1000人日,PREVAIL报告急性呼吸道疾病(ARI)为4.5例/儿童年。这些ILI和ARI类别包括由流感引起的感染(但非特异性)。两个队列报告了流感型特异性发病率。香港甲型和乙型流感发病率分别为183和64/10,000婴儿。在尼加拉瓜,甲型和乙型流感分别每100人年发生14.5和5.7例。鉴于报告指标的异质性,队列间直接比较不可能。
3.2 主题2:流感感染与样本采集方法
确定流感感染最常用的方法是从鼻拭子进行实验室确认(九个队列中的六个)。其余三个队列中,PRINCE仅通过家长报告呼吸道感染确定感染。MIAI通过牙间刷鼻刷和咽拭子采集鼻样本,Apache采集鼻咽抽吸物。常规采集的鼻拭子允许在PREMITUR、MIAI、PREVAIL和IMPRINT中检测无症状感染,捕获这些早期无症状感染可能掌握理解未来同型和异型流感免疫反应"免疫印记"的关键。
血液可用于评估子代随时间和跨暴露的免疫学发展,以了解母体抗体和疫苗接种在保护儿童免于感染中的作用。所有审查研究均采集血液,计划采集时间存在显著变异。六项研究在不同时间点采集儿童血样,仅IMPRINT、Nicaragua和Ho Chi Minh City特别在疾病发作期间采血。六项研究采集脐带血样本,六项研究采集母体血样(Figure 2)。PREMITUR、PRINCE、PREVAIL和IMPRINT在孕期采集母体血液,Apache和Ho Chi Minh City在分娩时采集母体血液。PREMITUR在妊娠10–14周、18–22周、26–29周和34–36周采血。PRINCE在妊娠12–14周、24–26周和34–36周采血。PREVAIL和IMPRINT在妊娠晚期采集母体血液。鼻拭子和血样采集的详细时间线见Figure 2。其他采集样本的时间线见Figure S2。
3.3 主题3:实验室方法与诊断检测
各队列描述的鼻样本和血样实验室方法总结于Table 2。九个队列中有六个特别描述使用聚合酶链反应(PCR)检测从鼻样本进行病毒检测。
对于血样,三分之二(n=6)的队列(MIAI、Apache、PREVAIL、IMPRINT、Hong Kong和Nicaragua)纳入血凝抑制试验(HAI),2个对血样进行ELISA(PRINCE和Ho Chi Minh City)。PREMITUR、MIAI和IMPRINT还描述使用多组学方法——整合细胞因子/趋化因子、蛋白质组、代谢组、微生物组和/或表观遗传数据——研究系统免疫学。
3.4 主题4:症状学与无症状感染
大多数(九个中的六个)队列收集参与者症状学数据。发热是最常收集的症状,所有六个队列(Apache、PREVAIL、IMPRINT、Hong Kong、Nicaragua和Ho Chi Minh City)均特别捕获。Nicaragua收集最全面的列表,每次发热性疾病有80多个数据点,其方法学论文中包含几个示例。Ho Chi Minh City列出发热但未详述疾病期间评估的进一步症状列表。PRINCE在症状性疾病期间收集数据;然而,未提供具体症状列表。Table 3提供了各队列报告收集的具体症状。没有研究报告使用任何定义的呼吸道感染严重程度量表来标准化队列间严重程度评估。
3.5 主题5:就医感染
五个队列收集呼吸道感染的门诊医疗利用情况。PREVAIL报告38%的ARI发作在门诊环境中就医。Apache报告36%的参与者因ILI有门诊就诊。IMPRINT Mexico City、Hong Kong、Nicaragua和Ho Chi Minh City队列的参与者在经历感染症状时由临床研究人员在健康中心/诊所或家中访视。PREMITUR和PRINCE均未特别提及收集医疗就诊数据。六个队列记录了住院状态。其中三个报告了具体住院数据,测量单位各异:PREVAIL报告0.55%(7/1277)的ARI发作导致住院。香港记录了66例呼吸道疾病住院。Apache研究报告17%的儿童(193/1160)因ILI发作住院。由于报告指标存在显著变异,队列间就医的直接比较不可能。
3.6 主题6:母婴疫苗接种状况
九项研究中的七项收集母体流感疫苗接种状况。在报告母体流感免疫接种的研究中,接种百分比从4%(Hong Kong)到49%(Apache)不等。Apache报告母体疫苗接种后实验室确认流感的相对风险较低为0.59(0.37–0.93)。五个队列报告收集儿童流感疫苗接种状况(MIAI、PREVAIL、IMPRINT、Nicaragua和Ho Chi Minh City)。Nicaragua报告14岁时儿童疫苗接种率低至13.3%。两个队列记录了儿童家庭其他成员的疫苗接种状况(Apache和Hong Kong)。Hong Kong报告10%的婴儿有家庭成员接种流感疫苗。在487名有兄弟姐妹的儿童中,8%的兄弟姐妹接种了流感疫苗。
3.7 主题7:产科病史
个体免疫发育的变异可能由子宫内形成并通过早期生活塑造的一系列免疫学特征和暴露来解释。整体捕获母体健康内型的贡献有助于全面识别导致强劲真实世界免疫反应的因素。六个队列获得了产科病史,如孕期母体健康和分娩详情。母体健康史可能包括孕产次、既往母体健康状况、人体测量和/或妊娠相关疾病等信息。分娩详情包括分娩方式、胎龄、并发症、出生体重和/或其他出生相关信息。几项研究特别提及分娩方式和胎龄的记录方法。除Nicaragua外,每个队列还报告记录了妊娠结局。Apache、MIAI和IMPRINT队列收集了孕期疫苗接种情况。PRINCE独特地利用母胎超声评估胎盘特征与母胎间抗体转移的关系。此外,Hong Kong收集了孕期有"疾病发作"的母亲信息,但构成疾病的细节未定义。许多队列可能收集了本组手稿中未明确详述的其他妊娠相关数据。
3.8 主题8:已报告的队列资金来源
队列被公认需要大量运营资源以纵向随访和保留参与者。研究婴儿流感免疫的队列通常还有额外的显著费用用于开展适当的诊断和免疫学实验室检测。Table 4包含各队列报告的资金来源摘要。除一个(Ho Chi Minh City)外,所有队列均由某个政府实体或政府与其他来源的组合资助。Ho Chi Minh City和Nicaragua队列位于中低收入国家,由位于高收入国家的来源资助。PRINCE、MIAI、Apache和Ho Chi Minh City队列有至少一个非政府实体的部分资助。
4. 讨论
开展严谨的母婴出生队列研究免疫发生极为罕见且具有挑战性,因其所需物流的复杂性、较长时间内必要的密集资源以及纵向数据采集的耗时性。然而,该设计是评估疫苗和自然感染所衍生免疫模式以及识别导致强劲真实世界免疫反应因素的关键流行病学工具,历史上对有效儿科疫苗的开发具有重要意义。本范围综述识别了九个研究流感病毒感染与免疫的母婴出生队列,以识别其在评估免疫发育方法上的共性与不足。研究人员发现符合主题标准的已发表示例很少,但观察到的队列间主要差异包括:(a)未标准化的结局测量,计算急性呼吸道和流感感染发病率使用各种分子和分母定义;(b)样本采集时间的变异影响免疫测量;(c)一系列生物标本类型、实验室方法和诊断检测;(d)症状学和流感感染严重程度的非协调元素和定义;(e)不同人群和社会经济环境中就医感染的不同考量;(f)捕获母婴疫苗接种状况方法的可靠性差异;(g)母体样本和产科病史的质量(且常常缺失)。
仅有两个队列在分类为中低收入国家开展,且无队列在低收入国家开展。已知流感对资源贫乏人群影响不成比例,强调需要在世界最脆弱人群中开展研究以研究流感感染和免疫。估计每年5岁以下儿童发生28,000–111,500例死亡,大多数发生在低收入和中等收入国家。这强化了创建评估这一脆弱人群的未来队列的必要性。
各队列使用各种综合征定义和统计指标描述呼吸道感染发病率。综合征定义从检测的ILI病例到ARI病例不等,而其他则特别报告甲型和乙型流感的流感发病率。率分母选择在队列间缺乏一致性,从每10,000婴儿病例、每1000人日病例、每100人年病例到每儿童年病例不等。这些不一致导致无法直接比较队列间感染率。在一些队列中,流感率的已发表描述可能仍将 forthcoming,在这些情况下,研究者报告允许跨人群和环境比较的标准测量将是有益的。例如,队列通常捕获发热和咳嗽症状;报告这些急性呼吸道感染每儿童生命周(除其他测量外)可能是允许队列间某种程度兼容性的核心测量。
研究人员观察到约半数队列收集中鼻甲鼻拭子进行病原体检测,其余队列使用从家长报告到鼻咽抽吸物的方法。本综述还识别了鼻样本实验室检测的一些变异,但鼻拭子PCR检测是最常见的病毒检测方法,现已在临床诊断实验室普遍使用。对于血样,超过半数队列使用HAI,其余队列使用ELISA、多组学和其他方法。同样,为改善跨人群、环境和时间的比较,应用标准化的样本采集、时机、检测和报告方法至少对核心结果集将改善对全球儿童人群中这些发现的理解。
为捕获针对流感免疫发育的所有潜在影响,队列需要完整有效的流感暴露(感染和疫苗接种)文档和日期。流感症状可能模仿其他急性呼吸道感染,在儿童中这些症状可能多变甚至无症状。很少队列报告主动检测无症状感染,凸显未来队列需要将此纳入研究设计。此外,早期生活中常见的共感染可能影响症状学,事实上几个队列使用了针对多种病毒抗原的多重实验室检测。
队列间观察到广泛的生物标本类型,这对于全面评估自然和获得性机制对免疫的复杂关系是理想的。例如,在呼吸道疾病评估中,母婴血液和婴儿鼻标本至关重要,几乎所有队列都采集,但几个队列还采集脐带血、母乳、遗传样本和粪便样本,允许对呼吸道感染和免疫发育进行更整体和系统的检查。流行病学风险因素包括日托出勤、兄弟姐妹数量、兄弟姐妹年龄、母乳喂养持续时间和可能影响医疗保健获取的社会经济因素。然而,许多行为和社会经济因素在不同环境中的流行病学意义可能不同,因此描述这些人群特征对于人群间比较至关重要。
几个纳入队列描述了其队列参与者保留率:IMPRINT Mexico在6周时保留55%的参与者,Hong Kong在6个月时保留94%,Ho Chi Minh City在1年时保留48%,PREVAIL在2年时保留81%,Nicaragua报告总体保留率77%。参与者保留对于研究结果对更广泛人群的推广性和获得分析检测所需的研究效力至关重要。在队列内,采用了几种不同的保留技术。例如,PREVAIL、IMPRINT-US和IMPRINT-Mexico在2周时纳入家庭访视以培养与参与者的关系。在墨西哥,研究者为对婴儿护理感到焦虑和不安全的母亲增加了心理服务。短信调查、研究提醒和快递服务从家中取标本帮助减轻了PREVAIL和IMPRINT-US的参与负担。PREVAIL和IMPRINT-US补偿参与者以补偿其时间和精力。Nicaragua和IMPRINT-Mexico均向参与者提供初级保健服务。数据采集的灵活性在Ho Chi Minh City队列中很重要,如果无法亲自访视,允许参与者通过电话完成问卷。PREMITUR将数据采集时间与其他健康预约对齐以方便参与者;这是一种用于促进孕妇依从性的技术。
为解决出生队列样本采集、数据分析和结局的异质性,这些作者建议标准化研究设计。研究人员建议该领域专家合作制定一致方法以允许跨队列比较。基于本综述评估的方法学,促进未来合作的考虑可能包括:应采用统一的感染定义(如ARI)和以共同单位测量的发病率。样本采集理想情况下应至少包括脐带血、儿童血液和鼻拭子。样本应在可靠间隔采集(鼻拭子:每周;血液:出生时、6个月、每年、接种疫苗时和PCR确认感染期间)以捕获所有可能事件,包括亚临床感染。感染应通过鼻样本PCR检测确认。血样应评估疫苗接种或感染事件的血清转换,并阐明潜在的母胎抗体转移。血清转换在中低收入国家通常通过HAI评估。应为所有参与者收集症状、疾病就医、疫苗接种状况和产科和/或出生史数据。这些初步建议有机会在专家额外贡献下进一步形成为队列设计的综合指南。
本综述揭示,评估的近半数母婴出生流感免疫队列——包括所有位于西半球的队列——在起始时至少部分由美国政府资助。使用密集随访的母婴队列了解早期生活流感免疫发育相对较新。本范围综述中纳入的除两个外,所有队列的方法学描述均于2020年以来发表。许多队列目前正在进行且尚无发表结果,事实上,一些可能预期使用其原始方法学中未列出的方法发表扩展结果。几个未完全满足研究人员所需参数的重要队列被排除在综述之外。这些前瞻性队列仍为儿童感染和免疫的自然史提供了宝贵见解,几个例子包括南印度Vellore队列、厄瓜多尔"ECUAVIDA"研究、意大利罗马正在进行的IDEaL队列(旨在"识别与早期儿童呼吸道感染、哮喘和疫苗反应不良易感性增加相关的分子生物标志物",尽管方法学论文中未特别说明,仍可能潜在关注流感)以及澳大利亚布里斯班儿童感染性疾病观察研究(ORCHiD)。早期纵向出生队列,如ORCHiD和墨西哥城Velázquez队列,开发了为本综述所述几个后续队列 confer 成功的关键方法学方法。
本研究的一个局限性是可能存在其他对领域有有意义贡献但未在检索中捕获的队列。研究可能因发表偏倚以及研究人员的特定纳入标准而被排除。纳入的几个关键队列已发表方案但尚未发布可能与结果相关的完整数据。纳入研究可能收集了已发表文献中未报告的数据和样本。研究人员对方法学的评估受现有已发表手稿中信息的限制。此外,虽然收入和婴儿死亡率估计基于国家/社区特定人群数据,但在应用于特定队列人群时应谨慎解释。
虽然从每个队列获得的资源密集型信息独立地为流感病毒感染和免疫研究贡献了巨大知识,但通过扩展到全球婴儿流感不良结局风险最高的人群(如低收入国家)可改善科学知识。研究人员可以通过跨队列合作和探索具有增加研究效力和更具代表性人群的潜在荟萃分析,追求该数据的最大化利用。此类合作可包括队列研究团队之间分享成功方法学策略的机会,并引入可在不同人群中探索和复制的新假说和发现。然而,研究人员得出结论,跨现有研究流感免疫的母婴出生队列对核心结果的解释严重受到方法学变异的阻碍。对未从起始标准化的跨队列数据进行组合的明智尝试受到核心元素缺乏协调的极大挑战。组合此类数据进行合作研究和荟萃分析的努力将需要协调努力和资源。
5. 结论
前瞻性母婴出生队列通过观察子宫内期和婴儿期免疫影响的真实世界进展,为流感暴露和免疫研究贡献宝贵知识。该流行病学设计允许评估早期免疫与儿童期后续疾病和疫苗接种结局之间的关系。鉴于目前缺乏在已知经历大多数流感住院和死亡的低收入国家开展的研究,需要进一步表征流感感染发病和死亡风险最高的人群。通过跨队列比较最大化该设计的科学知识是可能的,但仅通过有目的地标准化核心数据元素、时机和程序、标准化分析测量以及协调报告结果。