摘要：SARS-CoV-2 奥密克戎 (B.1.1.529) 变异毒株的迅速传播，包括在高度接种疫苗的人群中，对当前疫苗的效力提出了怀疑。在这项研究中，我们展示了基于 mRNA 的 BNT162b2 疫苗和基于腺病毒载体的 Ad26.COV2.S 疫苗对食蟹猴SARS-CoV-2 奥密克戎变种的高剂量感染提供了强有力的保护。我们用 BNT162b2 和 Ad26.COV2.S 的同源和异源初免方案对 30 只猕猴进行了疫苗接种。 在 奥密克戎 感染后，接种疫苗的猕猴在支气管肺泡灌洗液中表现出对病毒的快速抑制，大多数接种疫苗的动物还可以抑制鼻拭子中的病毒。然而，4只接种疫苗的动物具有中等奥密克戎中和抗体滴度和无法检测到奥密克戎 CD8+T细胞反应的猴无法控制上呼吸道中的病毒。此外，病毒控制与抗体和T细胞反应相关。这些数据表明，体液免疫和细胞免疫反应都有助于疫苗对高度变异的SARS-CoV-2变种的保护。

关键词：SARS-CoV-2  奥密克戎  猕猴

简介：高度突变的 SARS-CoV-2 奥密克戎 变异毒株已被证明可以逃避当前疫苗诱导的中和抗体 (NAb) 反应，尽管第三次免疫增强了 奥密克戎 特异性 NAb 反应。相比之下，当前疫苗诱导的 T 细胞反应与包括 奥密克戎 在内的 SARS-CoV-2 变异毒株具有高度交叉反应性。最近的临床有效性研究表明，基于 mRNA 的 BNT162b2 疫苗和基于腺病毒载体的 Ad26.COV2.S 疫苗分别为南非 奥密克戎 患者治疗提供了 70% 和 85% 的保护。在没有高滴度的 奥密克戎 特异性 NAb 的情况下，两种疫苗对 SARS-CoV-2 奥密克戎 变异毒株引起的严重疾病提供了强有力的保护，这表明其他免疫效应机制可能具有相关性。在这项研究中，我们评估了 BNT162b2 和 Ad26.COV2.S对非人类灵长类动物 SARS-CoV-2 奥密克戎 感染的免疫原性和保护功效。

体液免疫反应：我们用 BNT162b2 和 Ad26.COV2.S 或假疫苗的同源和异源方案对 30 只成年食蟹猴进行了免疫接种（N = 6/组；图 1）。用 30 μg BNT162b2 在第 0 周和第 3 周进行两次免疫或用 5 × 1010 vp Ad26.COV2.S在第 0 周 单次免疫。在第 14 周，动物接受 30 μg 的同源或异源加强免疫 BNT162b2 或 5 × 1010 vp Ad26.COV2.S。

图1、显示了疫苗组、免疫和接种时间。

NAb反应通过基于荧光素酶的假病毒中和抗体分析进行评估。在第 8 周的初次免疫后在所有动物中诱导疫苗匹配的 WA1/2020 NAbs，并且与 Ad26.COV2.S 免疫的动物相比，在 BNT162b2 免疫的动物中高出 13.3 倍。 到第 14 周，BNT162b2 接种组中的 WA1/2020 NAb 滴度下降了 10 倍以上，这与人类接种 BNT162b2 后的免疫动力学一致，尽管 mRNA 疫苗在猕猴中比在人类中更有效。在加强之前，所有组的 奥密克戎 NAb 均较低。 在同源和异源加强后第 18 周，BNTx3、BNTx2/Ad26、Ad26/BNT、Ad26x2 和假疫苗组的 WA1/2020 NAb 滴度中位数分别为 19,901、15,451、7,461、2,215 和 <20。第 18 周时的中位 奥密克戎 NAb 滴度分别为 1,901、650、810、168 和 <20，与 WA1/2020 NAb 滴度相比降低了 9 至 23 倍。在第18周，所有四个接种组的奥密克戎 NAb滴度均高于假对照组。

图2、接种疫苗后的体液免疫反应。

接种BNTx3、BNTx2/Ad26、Ad26/BNT、Ad26x2或假疫苗（N=30；N=6/组）后第0周（基线）、第8周（初始注射后）、第14周（增强前）和第18周（增强后）的抗体反应。（A） 基于荧光素酶的假病毒中和试验测定中和抗体（NAb）滴度。（B） 通过ELISA测定受体结合域（RBD）特异性结合抗体滴度。对SARS-CoV-2 WA1/2020（黑色）、B.1.617.2（Delta；蓝色）、B.1.351（Beta；红色）和B.1.1.529（奥密克戎；绿色）变异毒株的反应进行了测量。

通过ELISA评估受体结合域(RBD)特异性结合抗体。在第 18 周，BNTx3、BNTx2/Ad26、Ad26/BNT、Ad26x2 和假疫苗组的 WA1/2020 ELISA 滴度中位数分别为 107,705、125,694、60,634、14,193 和 <25。中位 奥密克戎 ELISA 滴度分别为 11,333、7,452、5,805、1,783 和 <25，与 WA1/2020 ELISA 滴度相比降低了 8 至 17 倍。这些数据表明，同源和异源加强显著增加了所有组的抗体反应，尽管 奥密克戎 结合和中和抗体反应仍然比 WA1.2020 抗体反应低约 10 倍。

图S1、接种疫苗后的棘突和RBD特异性结合抗体反应，如图1所示。

细胞免疫反应：我们通过多参数流式细胞术评估了棘突特异性 CD8+ 和 CD4+ T 细胞反应。 在加强前第 14 周，与 BNT162b2 免疫的动物相比，Ad26.COV2.S 免疫的动物中的 WA1/2020 棘突特异性 IFN-γ CD8+ T 细胞反应高 13.1 倍，这与人类细胞免疫数据一致 。接受 Ad26.COV2.S 的两组在第 14 周显示出比假对照组更高的 奥密克戎 CD8+ T 细胞反应，而接受 BNT162b2 的两组无此表现。相比之下，WA1/2020 棘突特异性 IFN-γ CD4+ T 细胞反应在各组之间具有可比性。此外，对于 CD8+ 和 CD4+ T 细胞反应，奥密克戎 反应与 WA1/2020 反应相似，表明 T 细胞反应具有显著的交叉反应性。在同源和异源增强后第16周，BNTx3、BNTx2/Ad26、Ad26/BNT、Ad26x2和假疫苗组的奥密克戎棘突特异性IFN-γCD8+T细胞反应中位数分别为0.012%、0.023%、0.034%、0.031%和0.004%。BNTx3、BNTx2/Ad26、Ad26/BNT、Ad26x2 和假疫苗组中，奥密克戎-棘突特异性 IFN-γ CD4+ T 细胞反应的中位数分别为 0.150%、0.088%、0.081%、0.028% 和 0.001%。

图3、接种疫苗后的细胞免疫反应。接种BNTx3、BNTx2/Ad26、Ad26/BNT、Ad26x2或假疫苗后第14周（增强前）和第18周（增强后）的T细胞反应（N=30；N=6/组）。

我们还通过多参数流式细胞术在第 16 周评估了外周血中的记忆 IgG+ B 细胞以及淋巴结中的生发中心 CD20+IgD-IgG+Ki67+Bcl6+ B 细胞。在所有接种组中，WA1/2020 和交叉反应性 WA1/2020 和 奥密克戎-RBD 特异性记忆 B 细胞和生发中心 B 细胞的诱导水平相当。在第 16 周时，外周 奥密克戎-RBD 特异性记忆 B 细胞与淋巴结 奥密克戎-RBD 特异性生发中心 B 细胞和血清 奥密克戎 NAb 滴度相关。

图 S2、 疫苗接种后的 RBD 特异性 B 细胞反应，与图 1 相关。

SARS-CoV-2 奥密克戎感染后的疫苗保护功效：在第 19 周，通过鼻内和气管内途径对所有动物进行 106 PFU SARS-CoV-2 奥密克戎 感染。 该感染原液在 VeroE6-TMPRSS2 细胞中生成，在 VeroE6-TMPRSS2 细胞中的滴度为 2.3 × 109 TCID50/mL 和 2.5 × 107 PFU/mL，并且感染原液的序列得到了充分验证。感染后通过E亚基因组RNA（sgRNA）的RT-PCR评估支气管肺泡灌洗（BAL）和鼻拭子（NS）样本中的病毒载量，并通过TCID50分析定量感染性病毒滴度。假对照组第 2 天在 BAL 中显示出 5.70 log sgRNA 拷贝/mL 的高病毒载量中值，到第 7 天，这些水平大幅下降至 2.82 log sgRNA 拷贝/mL 的中值水平。几乎所有接种过疫苗的动物在BAL中都表现出突破性感染，但与假对照组相比，接种过疫苗的动物在第2天的病毒载量显著降低，并且在第4天基本上消失。在NS中，假对照组在第2天的病毒水平中位数较低，为4.06 log sgRNA拷贝数/mL，但到第7天这些水平仅略有下降，中位数为3.85 log sgRNA拷贝数/mL。所有接种疫苗的动物都表现出 NS 突破性感染，但大多数接种疫苗的动物在第 4 天时病毒载量消退，除了 BNTx3 组中的 2 只动物和 BNTx2/Ad26 组中的 2 只动物与假对照组相当直到第7天在 NS 中表现出持续高水平的病毒。

图 4、 SARS-CoV-2 奥密克戎感染后的病毒载量。

与假疫苗对照组相比，BNTx3、BNTx2/Ad26、Ad26/BNT和Ad26x2组BAL的病毒载量中位对数棘突值分别降低了2.68倍、3.21倍、2.87倍和1.46倍。与假疫苗对照组相比，所有组BAL中的中位对数第4天病毒载量也显著降低至检测限下。与假疫苗对照组相比，异种BNTx2/Ad26和Ad26/BNT组的NS中位对数棘突值病毒载量仅降低。

与sgRNA病毒载量数据一致，通过第2天的TCID50检测，接种疫苗的动物在BAL和NS中的感染性病毒滴度也比假疫苗对照组显著降低。通过TCID50检测，4只接种疫苗的动物和6只假对照组在第7天的NS中表现出持续高水平的sgRNA，也大多表现出持续的感染性病毒滴度。

疫苗保护的相关性：我们评估了 4 只接种疫苗的动物的免疫学特征，这些动物在感染后未能控制 NS 中的病毒复制。这些动物在感染前具有中等的 奥密克戎 特异性 NAb 滴度，但奥密克戎特异性 CD8+ T 细胞反应可忽略不计。这4只接种了疫苗的动物和6只假疫苗对照动物进入了由低至中度奥密克戎 NAB和低奥密克戎 CD8+T细胞反应定义的“免疫空间”区域，提示奥密克戎激发后的病毒学失败与对激发病毒的体液免疫和细胞免疫同时低下有关。相比之下，NAb滴度低但CD8+T细胞反应高的动物，或NAb滴度特别高但CD8+T细胞反应低的动物，在感染后表现出病毒学抑制。感染前免疫反应和感染后病毒载量的可变性允许进行详细的免疫相关性分析。在BAL和NS中，NAb滴度、ELISA滴度、CD8+T细胞反应和CD4+T细胞反应均与sgRNA拷贝数/mL呈负相关。由于 NAb 滴度和 CD8+ T 细胞反应不相关，这些数据表明体液免疫和细胞免疫分别有助于 奥密克戎 感染后的病毒学抑制。

组织病理学和免疫组织化学：在另一项初步研究中，我们在未接种疫苗的猕猴感染 SARS-CoV-2 奥密克戎 变异毒株后的第 2 天评估了组织病理学和免疫组织化学。在 奥密克戎 感染后的第 2 天，我们观察到粘膜下层淋巴样增生和鼻咽中罕见的 SARS-CoV-2 阳性纤毛上皮细胞。在 奥密克戎 感染动物的肺中观察到间质炎症、隔膜扩张、合胞体形成和内皮炎。与感染 WA1/2020 的猕猴相比，感染 奥密克戎 的猕猴的肺组织病理学评分较低。在 奥密克戎 感染后第 10 天的尸检时，接种疫苗的动物和假疫苗对照动物的组织病理学都很轻微。

讨论：在这项研究中，我们证明了 BNT162b2 和 Ad26.COV2.S 疫苗在大多数猕猴接受 SARS-CoV-2 奥密克戎 变异毒株的高剂量异源感染后，可以快速控制上呼吸道和下呼吸道的病毒学。然而，4 只具有中等 奥密克戎 特异性 NAb 滴度但 奥密克戎 特异性 CD8+ T 细胞反应可忽略不计的接种疫苗的动物在第 7 天未能控制 NS 中的病毒复制。这些数据表明疫苗免疫的 CD8+ T 细胞反应的重要性，并表明体液和细胞免疫反应可能有助于保护猕猴免受高度突变的 SARS-CoV-2 奥密克戎 变异毒株的侵害。在没有足够的 CD8+ T 细胞反应的情况下，NAb 反应可能不足以进行 奥密克戎 感染后的病毒学控制。迄今为止，SARS-CoV-2感染疫苗保护的相关因素主要集中在中和抗体滴度上。在这项研究中，奥密克戎 特异性 NAb 明显低于 WA1/2020 NAb，而 奥密克戎 特异性 T 细胞反应与 WA1/2020 T 细胞反应相当，表明细胞免疫反应对 SARS-CoV-2 变异毒株具有显著的交叉反应性。此外，虽然 BNT162b2 诱导的 NAb 反应高于 Ad26.COV2.S，但 Ad26.COV2.S 诱导的 CD8+ T 细胞反应高于 BNT162b2，这与人类数据一致。病毒在上呼吸道脱落的持。 具体来说，没有 CD8+ T 细胞反应的中等 NAb 滴度可能不足以进行病毒学控制。这些数据对于理解预防高度变异SARS-CoV-2变种的免疫相关性具有重要意义。续时间延长，以及大量从 NAb 中逸出，可能有助于 SARS-CoV-2 奥密克戎变异毒株的高度传播性。我们的数据表明，对高度突变的 SARS-CoV-2 变异毒株的保护涉及体液免疫和细胞免疫的结合，而不是单独的 NAb，除非抗体滴度特别高。

原文出自：Vaccine protection against the SARS-CoV-2 Omicron variant in macaques - ScienceDirect