导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒属于可引发从普通感冒到中东呼吸综合征(导致大约三分之一感染者死亡)等各种疾病的beta冠状病毒家族。尽管这些病毒会引起各种各样的症状，但它们都有相似之处。如果它们足够相似，一种疫苗能防止它们全部感染吗？科学家们一直在考虑这个问题。

然而，在探索这个问题之前，我们首先需要了解beta冠状病毒家族令人着迷的解剖结构上来。

beta冠状病毒是一个被刺突蛋白包裹的微小的球，遗传物质在中心。病毒必须感染细胞才能复制，而要做到这一点，它必须首先附着在细胞上。

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beta冠状病毒通过固定在细胞上称为受体的特定靶点上，利用它们的刺突蛋白附着在细胞上。来自美国和法国等国家的科学家检查了这些刺突蛋白，发现它们由两部分组成，或称为"域"，可以称为S1和S2域。

这些刺突结构域帮助病毒以各种方式附着在宿主细胞上。例如，导致COVID-19和SARS的病毒都使用S1结构域中称为受体结合结构域(RBD)的部分来粘附宿主细胞受体(ACE2)。但是导致感冒的病毒却没有。

通过比较导致人类疾病的所有beta冠状病毒的刺突蛋白特征，研究人员发现了它们之间的异同。虽然S1结构域在病毒家族成员之间变化很大，但S2结构域非常相似。

病毒结构的相似性很重要，因为它们可以帮助我们的免疫系统被诱骗做出反应，并与几种密切相关的病毒对抗。这是因为相似的结构域具有相似的特征，可以被我们的抗体检测到。

抗体是由一种叫做B细胞的特殊白细胞产生的。它们在感染方面有几种功能，比如帮助其他白细胞检测和杀死病毒或病毒感染细胞。抗体还可以通过阻断细胞受体阻止病毒进入细胞，例如COVID-19中的ACE2。

然而，尽管抗体很强大，但它的产生需要时间--开始产生保护性抗体需要7到10天。一旦B细胞知道要制造什么抗体，它们就会记住，如果再次遇到同样的感染，它们几乎可以立即做出反应，产生比以前更多的抗体。这个特性被称为记忆反应。

疫苗的工作原理是通过提供病毒的特性来创造免疫记忆，从而在不需要全面感染的情况下触发自然抗体的产生。相关beta冠状病毒之间的结构相似性可以用来制造疫苗，从而产生识别几种病毒家族成员的抗体吗？

交叉反应

要解开这个谜题，有必要研究抗体是否能识别一种以上的病毒，这种现象称为交叉反应。类似的测试表明，导致SARS的刺突蛋白S1结构域RBD部分的抗体与导致COVID-19的病毒可以发生交叉反应。

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在一项尚未被同行评议的研究中，研究人员还发现，对刺突蛋白S2结构域部分的抗体与其他beta冠状病毒有交叉反应(尽管很弱)。然而，抗体结合并不足以说明一个靶点是否适合进一步开发成疫苗或药物。

这些可能产生交叉反应的抗体的发现令人兴奋，因为它们可能为对付COVID-19的新药和疫苗打开大门。一个副产品可能提供一些潜在的保护，以对抗未来的冠状病毒，我们还没有遇到。

疾病增强

然而，需要谨慎对待。尽管抗体是对抗感染的强大盟友，但它们也会对我们的健康构成严重威胁。抗体依赖增强(ADE)是一种有害现象，这种情况下与病毒结合的抗体实际上帮助病毒进入并感染细胞，包括正常情况下它不能感染的细胞，如某些类型的白细胞。

一旦病毒进入白细胞，它就会劫持细胞，并有效地将其变成特洛伊木马。这些特洛伊木马使病毒能够在细胞内隐藏和茁壮成长，并在全身传播--实际上是放大和加速疾病的进程。

目前尚不清楚COVID-19中是否发生ADE，但已在登革热中观察到ADE。关于ADE，我们仍有许多不了解之处，但当一种特定病毒的几种变体在人群中传播时，这种可能性似乎最高。

因此，一个巨大的问题是，利用感冒病毒和COVID-19之间相似性的疫苗是否会导致更大的ADE风险？大多数COVID疫苗试验集中在刺突蛋白的RBD区域，该区域不会引发广泛的交叉反应抗体，因此不太可能造成ADE的风险。

抗体可能导致的另一种风险是所谓的疫苗相关增强呼吸系统疾病(ERD)。当高水平的抗体与病毒结合，导致病毒和抗体结块时，就会发生ERD。这些结块会导致肺部小气道阻塞，可能造成灾难性的后果。这种风险虽然罕见且不太可能发生，但强调有必要谨慎，以确保任何疫苗和新药在广泛使用之前都经过适当的安全性测试。

总的来说，考虑到交叉反应抗体的功能以及潜在的风险，在不久的将来，COVID-19疫苗似乎不太可能同时保护我们免受SARS、中东呼吸综合征和某些类型的普通感冒的感染。不过，可以肯定的是，我们对这些病毒如何进化、它们的相似性和差异性以及我们免疫反应的方式了解得越多，我们就越有可能赢得抗击COVID-19的战争。

参考资料：

Luca T. Giurgea et al. Universal coronavirus vaccines： the time to start is now， npj Vaccines (2020). DOI： 10.1038/s41541-020-0198-1

One vaccine could beat COVID， Sars， Mers， and common cold

Structure， Function， and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein

Brief History and Characterization of Enhanced Respiratory Syncytial Virus Disease