《Allergy》：Time-Resolved Multi-Omics Identify Biomarkers of Immediate Reactions to mRNA Vaccination
编辑推荐：
背景：疫苗接种后的系统性过敏反应（sARs）可能危及生命并削弱疫苗信心。将sARs与免疫应激相关反应（ISRRs）区分开来仍是一项临床挑战，二者需要不同的管理策略。研究人员试图识别区分sARs与ISRRs的生物标志物，表征其早期免疫和代谢通路，并确定即时反应是
背景：疫苗接种后的系统性过敏反应（sARs）可能危及生命并削弱疫苗信心。将sARs与免疫应激相关反应（ISRRs）区分开来仍是一项临床挑战，二者需要不同的管理策略。研究人员试图识别区分sARs与ISRRs的生物标志物，表征其早期免疫和代谢通路，并确定即时反应是否会改变后续疫苗诱导的免疫。方法：研究人员对一项双盲、安慰剂对照的BNT162b2再接种试验（NCT04977479）中的样本进行了分析，该试验纳入对第一剂mRNA疫苗有过敏反应的个体。在第二次接种、加强剂和安慰剂后0.5–24小时，评估了全血转录组学、血浆蛋白质组学和代谢组学、血细胞计数以及流式细胞术。纵向测量了抗刺突蛋白抗体；抗核衣壳抗体用于识别间发感染。结果：在所有反应组中，疫苗接种后24小时的干扰素和抗病毒转录程序以及随后的抗刺突蛋白抗体反应均得以保留。然而，第一剂与第二剂之间超过推荐间隔的时间与较低的抗体滴度相关。在轻度至无反应参与者中，中性粒细胞激活和脱颗粒特征在6小时达到峰值；这些反应在ISRRs中减弱，尽管早期中性粒细胞动员相当。ISRRs还以应激代谢状态为特征，表现为早期去甲肾上腺素升高；持续的双磷酸甘油酸和2/3-磷酸甘油酸升高；嗜碱性粒细胞激活/募集标志物（CD63, CD193）减少；嗜碱性粒细胞相关转录本（CPA3, HDC, MS4A3）下调；以及应激相关基因（OTOF, SNORD3）上调。sARs显示出相反的代谢轨迹，并倾向于早期中性粒细胞CD63上调。结论：时间分辨的免疫和代谢特征识别了区分ISRRs与sARs的候选生物标志物，对诊断、管理和疫苗依从性具有重要意义。值得注意的是，反应并未损害疫苗诱导的抗病毒反应或体液免疫。
**论文解读文章**
**研究背景与问题**
疫苗接种后不良事件虽然罕见，但显著影响公众对疫苗的信心，导致部分人群推迟或拒绝接种。区分系统性过敏反应（systemic allergic reaction, sAR）——包括需要紧急处理的过敏性休克——与免疫应激相关反应（immunization stress-related response, ISRR）——其表现类似过敏但源于应激和焦虑相关的生理改变——是临床上的关键挑战。错误分类常见，尤其在既往有疑似疫苗反应史的个体中，可能导致不必要的后续剂次回避。针对mRNA新冠疫苗，sAR发生率约为每百万剂4至9.3例，而ISRR在部分队列中更为常见（如一项日本研究报道每百万剂2129例）。然而，目前缺乏基于生物学标志物的区分手段，且即时反应是否影响下游免疫保护尚不清楚。为此，研究人员利用COVAAR试验（NCT04977479），对第一剂mRNA疫苗后出现疑似过敏反应的个体，在控制条件下给予第二剂和加强剂（随机分配安慰剂），通过多组学整合分析，旨在：(i) 识别区分ISRR和sAR的候选生物标志物；(ii) 比较伴随这些反应的早期免疫和应激相关通路；(iii) 确定即时反应是否与疫苗诱导的免疫改变相关。该研究发表在《Allergy》。
**主要技术方法**
研究样本来源于一项双盲、安慰剂对照的BNT162b2再接种试验（COVAAR，NCT04977479），纳入对第一剂mRNA疫苗有系统性过敏反应报告的16–69岁参与者。主要技术方法包括：全血转录组学（RNA-Seq）、血浆蛋白质组学（SomaScan）、代谢组学（靶向和非靶向）、血细胞计数与流式细胞术（检测嗜碱性粒细胞和中性粒细胞激活标志物CD63、CD193等）。采样时间点为第二次接种后0.5、2、6、24小时，以及加强剂后0.5和2小时。纵向测量抗刺突蛋白（S）抗体和抗核衣壳（N）抗体以识别间发感染。数据分析采用差异基因表达分析、CIBERSORTx免疫细胞去卷积、Ingenuity通路分析、差异代谢物分析等方法。
**研究结果**
**3.1 保守的24小时炎症反应，但ISRR中早期中性粒细胞激活减弱**
通过全血转录组学分析，所有反应组在疫苗接种后24小时均表现出保守的干扰素（IFN）信号、细胞因子信号、抗原呈递和抗病毒反应等通路的上调，表明即时临床反应不影响疫苗诱导的转录应答。然而，在无反应组中，6小时即出现>200个差异表达基因，以中性粒细胞脱颗粒通路最为显著（z分数=8.2）；而ISRR组在6小时差异基因稀少，中性粒细胞转录特征延迟至更晚时间点。CIBERSORTx去卷积和SomaScan蛋白质组学进一步证实，无反应组中性粒细胞激活在6小时达峰，而ISRR组该特征减弱或延迟。尽管循环中性粒细胞计数在6小时于两组均升高，但ISRR组中性粒细胞表面激活标志物CD63在2小时未出现上调趋势，提示ISRR中中性粒细胞激活状态受抑。
**3.2 sAR的代谢模式与快速、短暂的组胺反应一致**
对sAR参与者的代谢组学分析显示，在注射后0.5小时和2小时，组胺、5-羟色胺和谷氨酰胺呈下降趋势，而3-碳糖酵解中间体（BPG，即1,3-和2,3-双磷酸甘油酸的混合物；2/3-PG，即2-和3-磷酸甘油酸的混合物）在2小时降低。由于游离组胺快速降解，这种早期下降提示快速起效、短暂的组胺反应（<0.5小时）。流式细胞术显示，sAR组嗜碱性粒细胞CD63在0.5和2小时未显著变化，而中性粒细胞CD63呈持续上调趋势。
**3.3 ISRR以应激相关的代谢特征和嗜碱性粒细胞激活降低为标志**
通过差异分析（ISRR vs. 无反应，合并疫苗和安慰剂注射），ISRR组表现为去甲肾上腺素、组胺、2/3-PG和BPG升高。其中去甲肾上腺素和组胺在2小时短暂达峰，而2/3-PG和BPG持续升高至6和24小时。嗜碱性粒细胞激活标志物CD63在疫苗接种后降低，募集标志物CD193（CCR3）在2小时也降低。全血转录组学在ISRR组6小时发现三个显著下调的基因：羧肽酶A3（CPA3）、组氨酸脱羧酶（HDC）和跨膜4结构域A3（MS4A3），均为嗜碱性粒细胞和肥大细胞相关基因。其他嗜碱性粒细胞相关基因（MS4A2、GATA2、FCER1A）也呈下降趋势。这些结果提示ISRR伴随应激代谢特征和嗜碱性粒细胞表型及转录信号的减弱。
**3.4 各反应组对BNT162b2的体液反应均强健**
抗刺突蛋白抗体（抗S）滴度在第二次接种后1个月和5个月以及加强剂后1个月在各反应组间无显著差异，表明即时反应不损害疫苗诱导的抗体产生。然而，第一剂与第二剂之间的中位间隔为304天（远长于推荐间隔），较长的间隔与第二次接种后1个月时较低的抗S滴度相关，但该效应在5个月后减弱。因此，尽管体液反应整体保留，但延迟接种间隔影响抗体峰值，凸显准确区分sAR和ISRR的必要性。
**3.5 区分ISRR与sAR的转录和代谢候选标志物**
联合分析ISRR（疫苗或安慰剂后）与无反应组，发现两个转录本在ISRR组6和24小时均显著上调：otoferlin（OTOF，编码钙离子感应器，参与囊泡融合）和C/D盒小核仁RNA（SNORD3），提示它们可作为ISRR的候选生物标志物。代谢物分析显示，组胺、5-羟色胺、去甲肾上腺素、BPG和2/3-PG在sAR中降低，而在ISRR中升高，这些差异在0.5小时即显现，并在2小时更显著。ISRR中BPG和2/3-PG的升高可持续至24小时，表明这些代谢物可能作为区分两种反应的实用指标。
**讨论与结论**
讨论部分指出，本研究通过整合细胞分析、转录组学、蛋白质组学和代谢组学，首次系统描述了mRNA疫苗或安慰剂注射后即时反应的早期免疫和代谢变化。主要结论包括：(1) mRNA疫苗接种在所有反应组中均诱导了保守的24小时抗病毒/炎症转录程序，且体液反应强健，表明sAR或ISRR均不损害完成系列接种者的疫苗诱导抗体产生；(2) 即时反应表型与不同的早期轨迹相关：无反应者表现出突出的中性粒细胞动员和激活特征（6小时达峰）；ISRR者早期中性粒细胞激活减弱，伴随应激代谢特征和嗜碱性粒细胞相关标志物减少；sAR者则呈现相反的早期代谢模式，中性粒细胞CD63表达有增加趋势。ISRR中糖酵解中间体BPG和2/3-PG的早期且持续升高（至24小时）成为有前景的候选生物标志物。此外，OTOF和SNORD3的延迟转录上调也为区分ISRR提供了额外线索。研究结论为：时间分辨的免疫和代谢特征识别了区分ISRR与sAR的候选生物标志物，对诊断、管理和疫苗依从性具有重要意义；反应并不损害疫苗诱导的抗病毒反应或体液免疫。
