隨著全國新冠病毒感染率上升,以及新推出的更新疫苗,研究人員仍在試圖了解新冠病毒免疫力的工作機制,以及建立和維持它的最佳方式。
研究可能最豐富的領域之一可能是對非常年幼的感染,他們往往可以免疫嚴重的COVID-19疾病。住院率對4歲以下嬰幼兒下降到每10萬人以下早在今年年初,最近略微上升到9月中旬每10萬人2例,相比65歲以上人群的率,它早在今年年初下降到每10萬人6例,9月升至每10萬人17.6例。
在一項發表在期刊Cell的研究中,史丹福大學醫學院病理學,微生物學和免疫學教授Bali Pulendran領導的研究人員報告了嬰兒和成人感染COVID-19的一些關鍵差異,這可能導致未來產生更強和更持久的免疫力的新方法。
Pulendran和他的團隊利用2020年辛辛那提兒童醫院收集的兒童樣本,在COVID-19疫苗尚未推出前。醫生每週從1個月至近4歲嬰幼兒鼻腔中取樣,其中一些感染了COVID-19,所以研究人員捕獲感染前,感染期間和感染後鼻腔內免疫細胞的活動。他們發現,與成人不同,嬰兒,尤其是最年幼的嬰兒對SARS-CoV-2產生強大的抗體反應,在近一年的研究期間,這些抗體水平保持在相對高的水平。
“就COVID-19來說,這確實是獨一無二和新鮮的,”Pulendran說。“我們原本不期望在嬰兒身上看到這一點。當成人感染時,他們在感染後的數月內會看到抗體反應的增加,然後這個水平會急劇下降。但在嬰兒身上,我們沒有看到這種情況發生。事實上,在一些嬰兒身上,抗體繼續上升,在其他人身上它們平穩下來,但它們並沒有下降。”
科學家還發現嬰兒對COVID-19病毒的反應方式有另一個關鍵差異。成人會在感染後短時間內在血液中發展強烈的炎症反應,因為病毒引發細胞因子和其他物質的洪流,可能導致嚴重COVID-19疾病相關的併發症,但嬰兒在血液中幾乎沒有這種反應。事實上,在他們的血液中,這些炎症標記的水平幾乎不增加。
然而,這些因子在嬰兒鼻腔中很豐富,這表明對他們來說,免疫系統與病毒之間的戰鬥主要發生在鼻和上呼吸道的黏膜組織中,而不是全身的血液中。這些嬰兒的黏膜充滿了干擾素,這是一種強大的免疫激素,可以控制病毒的複製程度。“就像在嬰兒身上,病毒感染上呼吸道,但這種感染在那裡就被制止了,”Pulendran說。
嬰兒產生的抗體持續時間比成人長的原因尚不清楚,但可能與嬰兒可能依賴於一種被稱為天然免疫的反應有關。這是第一道防線,不涉及像抗體和T細胞那樣通過首次暴露於病原體來教育免疫細胞。由於嬰兒的免疫系統仍在發育,他們可能更依賴於這種更原始的天然免疫反應,這可能解釋他們擁有更長久的保護能力。但Pulendran說:“這是免疫學中一個偉大的謎,為什麼在一些情況下,如麻疹和雞痘,你只需要在兒時感染一次,就可以終身保護,因為抗體的半衰期可以持續多年,但對於其他感染如流感和COVID-19,抗體的半衰期只有幾百天。”
然而,嬰兒的免疫反應也有一些缺點。科學家發現,儘管嬰兒產生的抗體豐富且持久,但它們的目標更具體地針對造成其感染的那種病毒,這意味著如果他們感染另一種變異株,這些抗體可能不那麼有效。此外,嬰兒的T細胞反應在一定程度上也有所限制,這在成人中負責防止嚴重疾病。目前還不清楚嬰兒的反應其他優勢是否足以抵消這些其他限制。
不過,研究結果指出一些引人注目的新策略,可以產生對COVID-19病毒更強和更持久的免疫反應。例如,科學家現在正在開發鼻腔疫苗,它們依賴於產生黏膜免疫力,在COVID-19的情況下,這可能比注射疫苗產生更持久的免疫力。“這些嬰兒可能在教導我們一課,即通過鼻腔疫苗可以觸發與嬰兒看到的相同的免疫途徑,”Pulendran說。“如果我們能製造一種模擬這些相同途徑的疫苗,那麼我們可能找到了答案。”