《Nature Immunology》：Potent type-specific de novo antibodies complement broadly reactive imprinted antibodies in immune responses to SARS-CoV-2 variants
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对于快速突变的病毒，如流感病毒和严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2），由抗原漂移变体唤起的免疫记忆主要包括与初始株交叉反应的抗体，而非从头诱发的应答，这种现象称为原始抗原罪或免疫印记。变体暴露诱发的从头应答的组成和功能仍不清楚。在此，研究人员在
对于快速突变的病毒，如流感病毒和严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2），由抗原漂移变体唤起的免疫记忆主要包括与初始株交叉反应的抗体，而非从头诱发的应答，这种现象称为原始抗原罪或免疫印记。变体暴露诱发的从头应答的组成和功能仍不清楚。在此，研究人员在具有祖先印记的人类中，在连续暴露于SARS-CoV-2变体后，分离并鉴定了数百个回忆性和从头性中和单克隆抗体。与祖先交叉反应性（回忆）抗体相比，从头变体型特异性抗体使用了不同的V(D)J基因，更接近种系序列，有效中和未来变体，并靶向不同的受体结合域（RBD）表位。然而，对更新的2024-2025年加强疫苗的中和应答主要是祖先交叉反应性。这些结果揭示了回忆性和从头抗体在平衡免疫应答中的不同贡献，并强调了更新的加强疫苗的好处，即增强这两个亚群。
研究背景：新冠病毒（SARS-CoV-2）自2019年出现后，基于祖先刺突糖蛋白序列的疫苗迅速开发并有效降低了死亡率。然而，抗原漂移和跳跃式进化导致刺突蛋白积累突变，产生免疫逃逸变体，持续威胁公共卫生。与流感病毒类似，免疫印记（或称原始抗原罪）现象在变体暴露后主要表现为回忆针对初始株的交叉反应性抗体，而非从头激发的新应答。当前存在的问题包括：变体暴露诱导的从头应答的组成和功能尚不清楚；免疫印记在多大程度上限制了型特异性抗体的产生，以及这种平衡的机制如何影响疫苗策略。为此，研究人员开展这项研究，旨在解析记忆回忆与从头抗体在连续变体暴露中的相对贡献，从而为更新加强疫苗的设计提供依据。该论文发表在《Nature Immunology》。
研究人员开展的研究：研究人员从具有祖先WA1 mRNA印记的人类队列中，采集连续暴露于SARS-CoV-2变体（包括XBB.1.5和KP.2）前后的外周血样本，分离并表征了1,013个变体受体结合域（RBD）反应性单克隆抗体（mAb），比较了WA1交叉反应性抗体与Omicron型特异性抗体的序列、效力和表位特异性。此外，在14名接受KP.2 mRNA加强疫苗的个体中评估了血清抗体和B细胞应答。主要结论：Omicron变体暴露可在印记个体中同时激发强效的记忆回忆和从头型特异性抗体；从头型特异性抗体使用不同的V(D)J基因，更接近种系，靶向RBD上不同表位，且对当前及未来变体具有更高中和效力；但针对2024–2025年更新加强疫苗的中和应答仍以祖先交叉反应性为主。重要意义：揭示了回忆和从头抗体在平衡免疫应答中的不同功能，强调了更新加强疫苗通过增强两大亚群而提供双重保护作用的必要性。
主要关键技术方法：研究人员利用荧光标记的RBD四聚体从外周血单个核细胞（PBMC）中分选XBB.1.5特异性记忆B细胞，采用快速组装、转染和免疫球蛋白生产（RATP-Ig）方法表达mAb。通过电化学发光免疫测定和假病毒中和实验评估结合与中和活性。使用Carterra LSA XT进行高通道表位竞争结合实验，参照Barnes分类。对代表性抗体进行深度突变扫描（DMS）和负染电镜（NS-EM）分析以精细定位表位。此外，对KP.2加强队列进行血清吸收实验、酶联免疫吸附测定（ELISA）和假病毒焦点减少中和实验，并结合10x单细胞V(D)J测序分析B细胞库。样本队列源自宾夕法尼亚大学IRB批准的队列，包括接受mRNA疫苗和/或感染的健康个体。
研究结果：
变体特异性单克隆抗体分离：通过XBB.1.5 RBD四聚体分选，在5名具有血清学证据的个体中，XBB暴露后W-O+型特异性记忆B细胞和抗体频率增加，表明在WA1 mRNA印记个体中可激发型特异性抗体应答。共表达1,359个mAb，筛选出1,013个配对序列，分为W+O-、W+O+和W-O+三类。W-O+抗体对Omicron变体RBD的结合亲和力显著更高。
比较型特异性和交叉反应性中和mAb：W-O+中和抗体（nAb）谱系使用不同的IGHV基因（如IGHV3-7、IGHV4-31），重链可变区体细胞高频突变（SHM）中位数较低（4.4% vs 6.5%），CDRH3长度呈单峰分布。它们与W+O+谱系几乎无基因重叠，且更频繁使用λ轻链。W-O+ nAb对XBB.1.5和KP.3假病毒的中和效力显著更强（中位数IC50差异分别为28.4倍和3.3倍）。
比较mAb表位：通过竞争结合实验，W+O+ mAb富集于1、4、5类表位，而W-O+ mAb富集于1/3或3类表位。1/3类抗体未见于W+O+，1类抗体未见于W-O+，表明两种特异性的RBD表位靶向截然不同。1类和1/3类抗体对XBB.1.5中和效力最强，但1类抗体对KP.3敏感性下降近100倍。
型特异性抗体的精细定位：通过深度突变扫描和负染电镜，代表性W-O+ mAb（018-1、053-3、053-6、043-1、052-3）的逃逸突变集中在RBD位点439–440、444–447、498–501、403、455–456、505等，这些位点自早期Omicron以来已存在，提示这些B细胞可能由先前Omicron暴露播种。
KP.2加强后的型特异性血清反应：14名受试者接受KP.2加强后，血清结合和中和抗体滴度显著升高，但WA1吸收实验显示，多数个体（8/14）的KP.3中和抗体几乎完全被祖先刺突消耗，仅6名个体存在可检测的型特异性应答。型特异性抗体对BA.5、XBB.1.5和KP.3的中和效力相似，但占KP.3总中和滴度的比例较高（25–50%），而WA1反应性抗体仍占主导。
KP.2加强后的B细胞应答：流式细胞术显示，WA1+KP.3+交叉反应性和WA1-KP.3+型特异性B细胞频率显著增加，但WA1单结合B细胞未增加。型特异性B细胞中部分为IgM+，且活化标志物CD71表达升高。型特异性B细胞增加频率与总抗体应答呈负相关，表明总应答强者更少产生型特异性B细胞。
KP.2加强后的B细胞库：通过10x测序获得5,403个KP.3 RBD反应性记忆B细胞序列，加强后SHM显著增加，克隆扩增平均11.6%。IGHV基因使用频率变化明显，如IGHV1-58、IGHV3-53、IGHV5-51等增加。在具有型特异性血清应答的个体中，IGHV1-2、IGHV1-58、IGHV1-69等基因富集。谱系进化分析显示，IGHV3-53、IGHV3-30、IGHV1-69等谱系扩增并积累突变，一些先前XBB暴露后的W-O+谱系在KP.2加强后再次出现。
总结讨论：本研究探索了预先存在的免疫记忆如何影响连续变体暴露后回忆与从头抗体应答的平衡。主要发现包括：(1) 在祖先印记个体中，Omicron变体暴露可同时激发强效记忆回忆和从头型特异性应答；(2) 从头型特异性nAb更接近种系，使用不同免疫球蛋白基因，靶向不同RBD表位，对当前变体通常更有效；(3) 更新KP.2加强疫苗激发强效nAb和B细胞应答，但绝大多数仍为祖先交叉反应性，仅在部分个体中检测到型特异性成分。研究讨论指出，不同疫苗平台（如灭活疫苗与mRNA疫苗）可能影响从头应答的分子特征。免疫原设计可通过表位掩蔽技术聚焦应答于有益表位。此外，记忆B细胞持续进化可增强对当前变体的中和效力。最终，研究结论指出：更新变体加强的目标是增加对新变体的保护性抗体滴度，其双重好处在于调动广泛记忆反应和激发针对突变表位的强效新型应答。免疫印记是免疫记忆的偶然结果，在病原体不可预测进化背景下可赋予生物学益处；回忆反应的有效性与激发新变体特异性抗体的需求之间的平衡最终决定临床结局。
