2022年12月21日，广州医科大学钟南山院士、王忠芳和广州市第一人民医院赵祝香在Cell Discovery 杂志在线发表题为“SARS-CoV-2 vaccination-infection pattern imprints and diversifies T cell differentiation and neutralizing response against Omicron subvariants”的研究论文，该研究发现Omicron (BA.1)突破感染，无论接种两剂mRNA疫苗(M-M-o)还是两剂灭活疫苗(I-I-o)，都比Delta突破感染伴随接种两剂灭活疫苗(I-I-δ)后产生更高的抗不同新冠变异株的中和抗体水平和更强的T细胞反应。因此，在广泛的疫苗接种覆盖率下，Omicron变体的更高免疫原性所诱导产生的高水平中和抗体滴度和较强的T细胞应答可能有助于消除Delta变体的传播。

　　此外，M-M-ο的S/M/N/E特异性CD4+ T细胞较高，病毒特异性CD45RA+CD27- CD8+ T细胞较少。体外试验表明，omicron突破感染组M-M-ο比三剂灭活疫苗接种组（I-I-I）和delta突破感染(I-I-δ)诱导的病毒特异性T细胞体外增殖能力和多功能能力更高，提示接种疫苗的种类和突破感染病毒的类型，极大影响了中和抗体的强度、宽度和T细胞的分化。总的来说，这些数据有助于我们了解不同亚人群的免疫印迹，并可能指导未来的疫苗接种计划。

　　2021年11月26日首次报道了Omicron变异感染。截至2022年3月31日，已有188个国家报道Omicron变异株感染病例出现，Omicron变异株迅速成为全球主导新冠变异株，占2022年2月23日至3月24日提交序列的99.7%。因此，在全球大范围接种COVID-19疫苗背景下，Omicron变异株几乎完全取代了Delta变异株，成为世界上主要的流通变异株。回顾性研究证实，SARS-CoV-2的突破性感染率增加的现象表明，已有新冠疫苗效力在随时间推移下降的情况下，对新型变异株的免疫保护能力也是在逐渐下降。例如，根据截至2022年6月27日收到的数据，在普遍使用mRNA疫苗的纽约州，在完全接种疫苗的人群中报告了1,620,244例经实验室确认的COVID-19突破性病例，相当于12岁或12岁以上完全接种疫苗人群的12.1%。

　　而在对病毒本身的研究上发现，Omicron变异株的受体结合域 (receptor binding domain, RBD)具有多达21个突变部位，这造成了Omicron变异株具有更强的传播能力 (R0=9.1)，并迅速替代Delta变异株成为主流的新冠流行变异株。但是，目前已有研究则尚未对该现象有进一步的分析，特别是从免疫学的角度去研究该现象的可能原因。

　　据报道，与仅接种疫苗或仅感染的人相比，接种疫苗后从COVID-19康复的患者产生了更高水平的抗尖突IgG抗体和中和抗体(neutralizing antibodies，NAbs)，对不同SARS-CoV-2关注变体(variants of concern，VOCs)具有更强的中和能力。进一步的分析揭示了来自康复患者的长寿记忆B细胞的更多突变，随着时间的推移，淋巴结中的亲和成熟继续进化;在重新暴露于mRNA疫苗接种后，这些高亲和力记忆B细胞迅速繁殖并产生更强效的抗体。

　　新冠灭活疫苗已被广泛使用并对对Alpha、Beta和Delta新冠变异株有较好的免疫保护作用。与mRNA、亚单位和腺病毒载体疫苗相比，灭活的全病毒疫苗含有除S蛋白或单独RBD外其他病毒蛋白抗原。据报道，三次灭活疫苗的接种可诱导较低水平的抗Omicron变异的NAbs。提示接种灭活疫苗后发生Omicron变异突破感染的可能性较大，且病例较重、死亡较重。

　　令人惊讶的是，最近的研究表明，三剂灭活疫苗对老年人(> 60岁)的严重症状和死亡的保护效率为98.1%，与mRNA疫苗的98.3%的保护效率相似。根据免疫原性研究，灭活疫苗在现实世界中的保护效果也比预期的更好。由于BA.1、BA.2、BA.4/5等Omicron亚变异体逐渐获得了更大的免疫逃逸能力，接种灭活疫苗的人最终可能会发生Omicron突破感染。因此，研究Omicron突破感染亚群体在接种两剂灭活疫苗后的亚群体免疫水平具有重要意义。

　　在这项研究中，研究人员发现，与Delta突破感染(I-I-δ)相比，无论接受灭活(I-I-ο)疫苗还是mRNA (M-M-ο)疫苗，Omicron突破感染在产生更高水平的NAbs和更广泛的针对野生型（WT）、Delta和Omicron变体的NAbs方面都具有更好的免疫原性。在针对Omicron变异株不同亚型的中和抗体滴度比较上，Omicron突破感染人群比Delta突破感染人群具有更高的中和抗体滴度。以上结果表明由于Delta变异株不能诱导更强的针对Omicron变异株的中和抗体，Omicron变异株能够诱导更强的抗体应答，进一步提示从免疫学角度出发，Delta变异株被Omicron变异株替代的可能。

　　研究数据显示，不同的疫苗感染影响了NAbs的水平和广度，并在T细胞反应的大小和分化上显示出差异。在不同的突破性感染中，病毒特异性CD4+ T细胞比CD8+ T细胞具有更多的多功能，这可能是由于疫苗接种史的免疫印迹，其中I-I-I只能诱导更多的记忆性病毒特异性CD4+ T细胞反应，而不是记忆性病毒特异性CD8+ T细胞反应。因此，在突破感染时，召回的病毒特异性CD4+ T细胞比原代CD8+ T细胞具有更多的多功能。

　　另一方面，I-I-I组中大多数RBD特异性CD8+ T细胞为TEMRA和Tnaive。相比之下，I-I-δ组和I-I-ο组的Tnaive和TEMRA细胞比例较高，它们表现出更强的增殖和记忆表型转移能力(TEM的比例更高)，这表明它们周围环境的更大炎症有助于T细胞快速分化为TEM细胞，反映了体外非I-I-I组的T细胞反应更强。此外，I-I-I诱导的RBD特异性CD4+ T细胞反应与I-I-δ和I-I-ο诱导的反应相当，但低于M-M-ο诱导的反应。

　　研究数据显示，不同疫苗接种策略后的突破性感染扰乱了原发性SARS-CoV-2感染中观察到的细胞和体液反应的平衡，但IFN-γ+CD4+ T细胞反应与MERS-CoV和H7N9感染中的NAbs水平相关。令人惊讶的是，该研究发现新冠突破感染与MERS-CoV和H7N9感染不同，细胞免疫应答和体液免疫应答之间无明显相关性。

　　综上所述，这项研究比较了两剂灭活疫苗后Delta和Omicron两种变异株突破感染后的免疫反应，充分表明不同模式下的突破感染与三针灭活疫苗接种人群对不同新冠变异株的中和抗体滴度差异以及对野生型S/M/N/E或RBD特异性T细胞的应答与分化差异。这些研究结果从宿主免疫反应的角度提出了Omicron变异株替代Delta变异株流行的可能性。这些结果可能指导未来的研究，以找到具有更高保护水平的亚人群免疫的更安全途径。此外，还为未来的疫苗设计提供了一些线索，包括NAbs的大小和广度，以及T细胞的反应和分化。

　　实验室钟南山院士、王忠芳教授、广州市第一人民医院赵祝香教授为本文共同通讯作者，广州医科大学附属第一医院/呼吸疾病国家重点实验室王俊翔、李凯怡、梅馨月、曹劲鹏为本文并列第一作者。该研究得到了科技部和国自然等项目的资助。

　　参考资料：

　　https://www.nature.com/articles/s41421-022-00501-3