剖析免疫系统对新冠肺炎的反应

2020-08-25 11:01:32

我们仍然在努力了解是否感染SARS-CoV-2,有或没有新冠肺炎症状,提供保护免受进一步感染。抗体是免疫力的指标,也是免疫反应中最容易追踪的方面。但数据表明,抗体的产生是高度可变的,它们的产生可能会在几个月内开始消退。但免疫反应还有许多其他方面,其中许多集中在T细胞上。再说一遍,这里的反应似乎非常复杂。

现在,更多的研究正在进行,着眼于免疫反应的其他专门方面。虽然这些结果在长期免疫力方面提供了一些乐观的理由,但仍然有大量的未知因素。

我们将看到的两项研究是由一种名为流式细胞术的技术实现的,该技术被证明对研究免疫反应非常有用。它基本上帮助研究人员克服了这些研究中最大的问题:有大量看起来非常相似的细胞参与了免疫反应。虽然一只训练有素的眼睛可以用显微镜区分T细胞和巨噬细胞,但知道有T细胞并不能告诉我们太多。我们不仅想知道它们有多少,我们还需要知道存在哪些类型的T细胞。T细胞可能有助于产生抗体,它们可能杀死受感染的细胞,它们可能被用来记住暴露在病原体中的情况,等等。

流式细胞术可以帮助我们告诉我们实际存在哪些细胞。它包括从血液样本中提取免疫细胞,并让它们一次一个地流过传感器。这些传感器中的每一个都可以观察细胞的一个方面-通常情况下,你用只粘着特定细胞类型的荧光分子标记细胞,然后使用激光来确定当细胞流过时,分子是否存在。在传感器之后,该设备可以将流量重定向到有或没有这些分子的分离细胞。

因此,如果你制造一种能粘附在T细胞上的荧光分子,你就可以确定有多少T细胞存在,并将它们全部分离出来。关键是这可以迭代完成。一旦你有了T细胞,你就可以添加另一个标签并分离出单个T细胞群体,比如杀伤T细胞。然后你可以从人群中分离出特定类型的杀伤T细胞。同时,其他人群--所有不是杀手T细胞的东西--也可以进行分类,这样研究人员就可以取出记忆中的T细胞,以此类推。

这可以给我们一个感觉,当感染正在进行时,哪些细胞存在。但不仅如此,它的最终输出是一个纯粹的特化细胞群体,然后可以对其进行更详细的检查,试图找出它们到底在做什么。

显然,可以用来分隔单元格的标记越多,分析就越详细。而且,在这种情况下,研究人员可以接触到可以进行大量分离的设备:近30个单独的标签被用来分离不同的细胞群体。(这两篇论文都有来自瑞典卡罗林斯卡研究所的研究人员,该研究所可能就是这台精密机械的所在地。)。

在一篇论文中,研究小组专注于试图找出在感染SARS-CoV-2的人中存在哪些类型的T细胞,以及病毒清除后会发生什么。总体而言,研究人员拥有来自200多人的样本和他们临床结果的数据-他们知道哪些人患有严重病例,并可能与特定类型免疫细胞的存在相关。

事实证明,那些感染活跃的人产生了大量的杀伤T细胞,这些T细胞针对感染的细胞并将其清除。研究小组还发现了感染结束后的不同之处。在这里,那些有症状的人,无论是轻微的还是严重的,似乎已经产生了更多的记忆T细胞,准备好抵御另一次SARS-CoV-2感染。

这些记忆T细胞的存在与个体是否产生病毒抗体无关,这表明它们可能是免疫保护的替代途径。强调记忆细胞的威力,研究人员强调,在没有可检测到的循环抗体的情况下,强大的记忆T细胞反应是否能抵御严重的新冠肺炎病毒,还有待确定。另外一个未知的类别是,这些记忆细胞将保留多久--答案是,对于非典型肺炎和中东呼吸综合征,答案是在十年内。

与最近的其他研究一样,这些研究人员发现,即使在从未接触过SARS-CoV-2的人中,也有T细胞准备对SARS-CoV-2做出反应,这可能是由于接触了会导致感冒症状的冠状病毒。同样,这是否提供了任何形式的保护完全不清楚。

T细胞并不是唯一能杀死受感染细胞的细胞;还有一种叫做自然杀手的血细胞也能做到这一点。虽然T细胞是适应性的-由于独特的受体结构,它们识别一种病原体的特定特征-自然杀手广泛识别被整个类别的病原体感染的细胞。因此,采用与另一篇论文中使用的相同的流式细胞仪设备,另一个研究小组分析了一小部分新冠肺炎患者(包括轻度和重度患者)中自然杀手发生了什么。

自然杀伤细胞,正如预期的那样,有迹象表明它们被SARS-CoV-2感染激活,产生免疫信号分子,然后分裂产生更多这样的细胞。但在这方面,症状轻微和严重的人几乎没有区别。然而,还有其他明显与疾病严重程度相关的差异。最值得注意的是,这包括用来杀死受感染细胞的蛋白质的产生,这种蛋白质在重症患者的样本中更为常见。那些重症患者的细胞也显示出更多参与炎症反应的迹象。

相比之下,有轻微新冠肺炎症状的人的自然杀伤细胞往往含有高水平的所谓“检查点蛋白”。这些蛋白质有助于关闭细胞的活动,除非满足某些条件,因此可能与调节自然杀手的反应有关。

不幸的是,这里的挑战是将因果分开。尚不清楚自然杀伤细胞更具攻击性的反应是否会产生过度炎症反应所产生的问题,从而加剧疾病的严重性;可能只是一种更严重的疾病导致了更具侵略性的自然杀伤反应。

总体而言,这两篇论文-以及每周继续发表的更多论文-提供了对免疫系统应对SARS-CoV-2的活动的更详细的研究。不幸的是,他们重新绘制的画面极其复杂,而且它不能整齐地插入到任何可能有助于政策或治疗的简单画面中。T细胞显然保持着暴露在SARS-CoV-2中的记忆,但从长远来看,这是否具有保护性还不清楚。一些免疫细胞类型在严重病例中更为活跃,但目前还不清楚我们是否能提前足够早地识别出这一点,以便进行量身定做的治疗。

随着时间的推移,这些研究提供的累积证据将逐渐呈现出更清晰的图景。但这需要时间,任何一项研究提供清晰图景或取得突破的可能性都很低。