【科普】新冠病毒不断变异，人类免疫系统如何应对？
研究人员发现，引起大规模流行的冠状病毒变异株比原始病毒更具感染力，这一惊人的发现引起全球各界的担忧。幸运的是，通过研究新冠病毒幸存者和新冠疫苗接种者的血液，免疫学家发现人体内的一些免疫细胞具有改变自身以抵抗病毒突变的能力。科学家认为，这意味着免疫系统自身可能已经进化出应对新冠病毒变异株的方式。
美国洛克菲勒大学的免疫学家Michel Nussenzweig说：“事实上，免疫系统的修复能力正试图超越病毒的破坏能力。”理论上，除了应答入侵人体的新冠病毒的原始细胞外，人体还保留着产生抗体的储备细胞。久而久之，一些储备细胞发生突变并分泌出更易识别变异病毒的抗体。华盛顿大学免疫学家Marion Pepper认为：“人类进化出了一种非常优秀的机制，基本上能够处理类似变异的病毒。”目前研究人员仍在研究这些细胞及其抗体是否能够抵抗变异的新冠病毒。
去年四月，当新冠大流行在纽约市达到高峰时，关于再感染和抗体减少的报道令美国社会各界惴惴不安。科学家们想了解免疫系统需要多长时间来对抗新的威胁，因此Michel Nussenzweig和其他研究成员开始收集幸存者的血液。他们在新冠病毒感染一个月后的患者体内抽取血浆样本，六个月后再抽取一次。科学家们发现，由于感染源已经清除，六个月后收集的血浆样本中循环抗体的水平偏低。分泌抗体的记忆 B 细胞水平在体内中保持不变，甚至随着时间的推移而增加。新冠病毒感染后，记忆B细胞会持续保留在人体的淋巴结中，并保持识别病毒的能力。如果一个人再次被新冠病毒感染，记忆B细胞就会激活，迅速产生抗体并阻止病毒造成二次严重感染。
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在后续实验中，洛克菲勒大学的科学家克隆了这些储备B细胞，并测试了其分泌的抗新冠病毒变异株抗体的能力。在基因工程改造新冠病毒后，该病毒的刺突蛋白（冠状病毒附着于人细胞的部分）发生特定突变。这些突变与目前在自然变异病毒中发现的一些突变极其相似。尽管这些改造的刺突蛋白与原始病毒的刺突蛋白不同，一些储备B细胞产生的抗体仍会凝结在改造的刺突蛋白上。这意味着抗体已随时间变化以识别不同的病毒特征。
Michel Nussenzweig和他同事培养了六个月的B细胞克隆体，并测试了其分泌的抗基因工程改造病毒抗体的能力。这些基因工程改造的病毒近似诸如南非变异株B.1.351的变体。该变体包含一组称为K417N、E484K和N501Y的突变。在一项尚未经过同行评议的初步研究中，研究人员发现，这些细胞分泌的抗体识别和阻断高度突变变异株的能力显著增强。
尽管人体基因组只有2万个左右的基因，但人的免疫系统却可以产生多达10^18个独特抗体。这种现象可以通过 “体细胞超突变”的过程来解释。新冠病毒感染数月或数年后，记忆B细胞留存在淋巴结中，其分泌抗体的基因获得突变。这种突变导致抗体的构型更加多样化。尽管记忆B细胞非常善于对抗原始病毒，成为免疫系统的主要防线，但是变异的记忆B细胞的形状稍有不同，无法特异性识别所有入侵细胞的病原体，只能将病原体包围在细胞中间。
长期以来，这种免疫行为一直困扰着免疫学家。为什么人的身体会一直保留着这些B细胞？Marion Pepper猜测可能是因为这些细胞擅长对可能出现的密切相关的病毒版本做出应答。病毒感染宿主已有数百万年之久，变异并不是一个新现象。为了使宿主存活，免疫系统必须进化出一种机制来保持宿主的活力。因此保留在体内的B细胞就可以快速分泌出抵抗新冠病毒变异株的抗体。Marion Pepper发表的研究结果显示，从新冠肺炎中康复的人仅在三个月后其记忆B细胞就发生突变。
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拉霍亚免疫学研究所的免疫学家Shane Crotty认为，体内保存记忆B细胞是一个明智的决定。他说：“人体免疫系统试图制造记忆B细胞的变异体，以作为将来应对潜在病毒变异株的对策。”Shane Crotty及其研究成员指出，患者在感染新冠病毒五到八个月后仍保留着不同程度的免疫应答，大多数人甚至可以产生永久的免疫应答。Shane Crotty认为，人体免疫系统正在建立一个记忆B细胞库，以便它们快速识别出不同的病原体。
人体内抗体储备量是否足够以及这些抗体是否有能力抵抗新变异病毒来保护机体现在还不得而知。免疫学家Laura Walker最近发表的一项研究表明，机体恢复正常五个月后，循环抗体对病毒的抵抗能力下降10倍。此外，Laura Walker团队克隆了多种记忆B细胞，并测试了其分泌的抗病毒变异株抗体的能力。她认为，这些病毒变异株能够绕过许多抗体，但约有30％的抗体黏附在新的病毒颗粒上。这意味着B细胞储备分泌抗体之前，新的感染可能已经开始。但是，即使病毒变异的速度更快，且易感染宿主，B细胞仍可以限制它并减少严重疾病发生的可能。Laura Walker说：“我们还不知道分泌的抗体量是否足够击败病毒，但是我相信即使抗体效果较差，已存在的抗体也完全可以避免诸如住院或死亡的糟糕情况。”
在未来的几个月中，研究人员将继续使用新开发的基因测序工具和克隆技术来追踪这些细胞，为将来应对变异病毒和研发新疫苗打下殷实的基础。这些方法同样为免疫学家开发实时监测病毒大面积感染人群的规模提供了新的助力。