Nature：新冠病毒ADE效应？新冠病毒可借助自然感染产生的抗体感染免疫细胞！但是mRNA疫苗产生的抗体是安全的

麻省波士顿儿童医院的科学家们发现，新冠病毒竟然可以感染免疫细胞，而且并非是通过我们熟悉的ACE2受体，而是在抗体的“帮助”下通过Fcγ受体进入细胞。研究结果发表在Nature上[1]。

大规模炎症可以说是新冠肺炎带来的一系列器官损伤的始作俑者，自疫情开始，科学家们就在探索到底是什么触发了炎症。

被感染的单核细胞和巨噬细胞释放的大量细胞因子，或许就是触发新冠肺炎重症患者大规模炎症反应的扳机；同时，抗体在其中扮演的角色也提醒我们，目前正在研发的治疗性抗体有一定风险成为炎症的潜在帮凶。

研究者们首先尝试着检查了新冠肺炎患者的血浆，发现有约6%的单核细胞（monocytes）处于焦亡（pyroptosis）状态，这是一种与炎症有关的细胞死亡。一般死亡细胞很快就会被清除，因此同时观察到如此之多的死细胞，这绝对不正常。

相对健康人的血浆，新冠患者血浆中所有焦亡相关的生物标志物水平都显著更高，而在患者内部，重症患者又尤为突出。

新冠患者的焦亡标志物和炎性细胞因子水平更高, 重症患者相对轻症更高

这些数据表明，焦亡导致的单核细胞死亡及后续的促炎细胞因子释放，很可能是预后不佳的一个原因。

此外，研究者们还发现了一个迷惑现象，在许多单核细胞中存在新冠病毒核衣壳，而这些单核细胞毫无例外地都表达了一种表面受体CD16，也就是结合抗体的Fc受体家族的FcγRⅢa， 它主要参与抗体依赖的细胞吞噬作用（ADCP）。

CD16与核衣壳染色（N）共定位

那么，到底是什么让单核细胞“发炎”乃至死于焦亡呢？

病原体感染是炎症的一大诱因，此前也有为数不多的研究称单核细胞和巨噬细胞可以被新冠病毒感染，而且研究者们还在单核细胞中检测到了新冠病毒的“遗物”，这不由得让人猜测，单核细胞有可能被新冠病毒感染了。

但是最大的问题是，新冠病毒进入细胞的大门ACE2，单核细胞是并不表达的。

其实，病毒侵入细胞还有一招，就是搭上抗体的“顺风车”，经由抗体调理（opsonize）的病毒会被Fc受体识别，在ADCP下被细胞主动吞进腹中[2]。这与前面的发现也是不谋而合。

研究人员也进行了进一步的确认，在单核细胞中也发现了病毒复制的迹象。总的来说，约10%的单核细胞中发现了病毒核衣壳或双链RNA，其中95%存在病毒复制；几乎所有被感染的细胞都显示出了焦亡的标志物，而所有存在焦亡现象的细胞都是被感染的细胞。

核衣壳（N）、焦亡标志物ASC斑、复制标志物J2

那么我们就可以肯定地说，单核细胞的焦亡是被新冠病毒感染造成的。这样的现象在新冠肺炎死者的肺部组织驻留巨噬细胞中也观察到了，而且是仅有巨噬细胞表现出焦亡和炎症激活，被感染的肺上皮细胞及内皮细胞并没有类似的现象。

同时，我们也不难判定，在其中起到关键中介作用的就是CD16。其实在实验中，阻断CD64（FcγRⅠ）也能够阻止炎症和焦亡，但是由于CD16和CD64机制上有共同之处，研究者们认为起主要作用的还是CD16。

面对新冠病毒，连免疫细胞都失守了，这看似严重，不过倒也并不尽是坏事。尽管实验中检测到单核细胞内新冠病毒已经开始了复制，但是实际上并没有产生具有可传染性的病毒，也就是说单核细胞的炎症和焦亡实际上是抱住新冠病毒同归于尽，对于阻断病毒在体内的繁殖和扩散反而可能是好事。

最后一个问题是，到底哪些抗体会被新冠病毒利用呢？

有意思的是，实验中来自新冠感染者自然产生的抗体会为新冠病毒侵染单核细胞大开方便之门，但是来自接种mRNA疫苗者的抗体就没有这样的作用。

从实验细节中我们可以窥见些许端倪：①针对S蛋白的IgG可以介导新冠病毒感染，但是纵使疫苗接种者的抗RBD IgG水平是患者的二倍，也不能促进病毒进入细胞或复制；②急重症新冠患者体内的抗体Fc段会出现明显的非岩藻糖修饰（afucosylated），这有助于与CD16的结合[3]，低非岩藻糖修饰的IgG与来自健康人的IgG一样，都不会促进感染。

左：疫苗接种后产生的抗体不会促进感染

右：低非岩藻糖修饰抗体不会促进感染

这一作用机制，梅斯医学检索发现，此前发现在登革热病毒感染，以及新冠病毒感染时，IgG1的非岩藻糖的修饰的丰度增加，与病情严重程度是正相关的[9-11]。这一次进一步进行了验证，也表明IgG1的非岩藻糖的修饰可能是新冠病毒导致炎症因子释放的真正的机制。

可见是否会被病毒利用，还要看抗体的结构，目前正在研发的各种治疗性抗体中，或许就有潜伏的危险分子——当然，这都要留给后续的实验去探索了。

这篇文章的关键在于：抗体Fc段会出现明显的非岩藻糖修饰（afucosylated），这有助于与CD16的结合。这也解释为什么有时在体外，或通过其它一些动物发现IgA, IgG，并不一定能发现ADE效应，或促进炎症因子释放效应。

在2022年1月份曹彬教授团队。在iScience上发表文章认为ACE2抗体可以作为新冠病毒FcgammaR依赖的ADE效应的第二受体[8]。

3月底，迈威生物在 Communications Biology 杂志在线发表了题为 “Antibody-dependent enhancement (ADE) of SARS-CoV-2 pseudoviral infection requires FcγRIIB and virus-antibody complex with bivalent interaction” 的研究成果，揭示了新冠中和抗体引发抗体依赖性病症加剧 (antibody dependent enhancement，ADE) 效应需要抗体与新冠病毒刺突蛋白 (Spike protein) 的双价结合，以及抗体 Fc 区域跟 FcγRIIB 的交叉结合[5]。

全球疫情之下，人类通过疫苗和治疗性药物的研发，与病毒展开了拉锯战。中和抗体是应对新冠肺炎的重要研究方向，而新冠中和抗体是否会引发 ADE 的问题一直备受关注。

2020 年，迈威生物首次报道了在体外检测到部分新冠中和抗体可以增强新冠假病毒对 B 细胞的感染，这种增强感染是由抗体的 Fc 区域与 B 细胞表面的 FcγRIIB 直接相互作用而导致 (Nature Communications, 2020)。此次研究中，我们从一系列新冠中和抗体里发现一部分中和抗体可以增强新冠假病毒对原本不敏感的 B 细胞系的感染。

事实上，在2021年5月25日，《细胞》杂志报道了一篇来自大阪大学尚志荒濑的一篇论文，“An infectivity-enhancing site on the SARS-CoV-2 spike protein targeted by antibodies”，论文阐述了感染新冠病毒的患者可能出现抗体增强（Antibody-dependent Enhancement，ADE），存在潜在的ADE效应，但发生频率极低[6].

研究发现一系列的S蛋白NTD表位抗体（如8D2）可以诱导RBD呈现开放型构象，从而增强新冠病毒（SARS-CoV-2）的感染性。不过，这与常规出现的由Fc介导（Fc受体为对免疫球蛋白Fc部分c末端的受体）出现的ADE不同，而且研究者发现，这个可以诱发ADE的位点出现的频率极低。此外，研究者认为，没有证据表明疫苗接种会诱导这种类型的抗体。

不过，这项研究与临床上结果也存在不相符之处。2021年，一项《柳叶刀》最新发布的研究显示，康复者血浆对治疗住院新冠肺炎无益处，这项研究证明了康复者血浆应用于临床治疗的无效，同时也证明了疫苗不会带来ADE效应。这篇来自英国RECOVERY研究组的论文，提供了住院新冠肺炎（恢复）患者恢复期血浆的一项随机对照实验结果[7]。

RECOVERY研究组对接受康复者血浆以及接种标准治疗的患者进行了分组，5795人接受康复者血浆，5763人接受了标准治疗。研究发现两组之间的28天死亡率无差异，也即并没有证据可以证明康复血浆比常规治疗具有更多益处。

研究者发现，康复者血浆组有1399例（24%）在28天内死亡，标准治疗组有1408例（24%）在28天内死亡；康复者血浆治疗组有3832（66%）人出院，标准治疗组有3822（66%）人出院；康复者血浆治疗组有1568人（29%）接受机械通气和死亡，标准治疗组有1568人（29%）接受机械通气和死亡。

不过，梅斯医学认为，从今天的眼光来看，这项研究没有发现康复者血清的益处，也有可能是保护作用与ADE作用相抵消导致的。另外，由于急重症新冠患者体内的抗体Fc段会出现明显的非岩藻糖修饰（afucosylated），而康复者血清未必来自于急重症人群，同时，也并非所有患者体内抗体Fc段都会出现非岩藻糖修饰，因此，也能解释临床结果异质性的原因。

不过，这篇Nature文章表明，mRNA疫苗产生的中和抗体是相对更特异，是安全的，不会产生ADE效应。但无论如何，仍然需要更多的基础与临床研究来观察。

小知识：什么是ADE效应？

ADE效应是指人体通过感染、免疫接种或被动输入等方式使机体对某种病原体产生抗体后，当再次感染该病原体时机体不仅无法清除病原体，还会引起病情加重的现象。这种现象最早在上世纪60年代被发现，当时科学家发现与未接种疫苗的儿童相比，接种了呼吸道合胞病毒疫苗的儿童更容易发生严重的呼吸道合胞病毒相关肺炎和支气管炎，随后该现象又在登革热病毒上被发现。有关新冠疫苗是否有ADE效应，近来争议比较多。

疫苗被接种进入人体后，刺激机体产生的抗体，又有中和抗体和非中和抗体之分。简单来说，中和抗体可以保护我们免受病毒的感染，相当于我们的保护伞。而非中和抗体则容易被病毒利用，使病毒躲过被中和抗体的中和，造成感染。而病毒成功感染机体后，会大量复制，引起病情加重，这就是病毒导致ADE效应的其中之一。而另一种机制就是机体为了清除病毒产生了大量的炎症细胞因子，但过多的炎症细胞因子又会反过来攻击机体，造成组织损伤，这其实与某些新冠肺炎患者因炎症风暴而发展为重症相类似。

但是，从专业角度，对ADE的解释会非常慎重。ADE（antibody dependent enhancement）应该是一个疫苗应用中的狭义概念。VDE或VADE（Vaccine-associated disease enhancement）疫苗相关疾病增强效应是一个并非罕见的现象，尤其对于RNA病毒疫苗。RSV灭活疫苗、Measles灭活疫苗会引发严重的VDE。

但是病毒进入免疫细胞的过程，不一定就是ADE，因为很多病毒或病原体都会进入细胞，并进行繁殖，如结核，艾滋病病毒等。

参考资料：

[1]Junqueira, C., Crespo, Â., Ranjbar, S. et al. FcγR-mediated SARS-CoV-2 infection of monocytes activates inflammation. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04702-4

[2]Bournazos, S., Gupta, A. & Ravetch, J. V. The role of IgG Fc receptors in antibody-dependent enhancement. Nat Rev Immunol 20, 633–643, https://doi.org/10.1038/s41577-020-00410-0 (2020).

[3]Larsen, M. D. et al. Afucosylated IgG characterizes enveloped viral responses and correlates with COVID-19 severity. Science 371, eabc8378, https://doi.org/10.1126/science.abc8378 (2021).

[4]https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.09.27.461948v2

[5] Wang S, Wang J, Yu X, Jiang W, Chen S, Wang R, Wang M, Jiao S, Yang Y, Wang W, Chen H, Chen B, Gu C, Liu C, Wang A, Wang M, Li G, Guo C, Liu D, Zhang J, Zhang M, Wang L, Gui X. Antibody-dependent enhancement (ADE) of SARS-CoV-2 pseudoviral infection requires FcgammaRIIB and virus-antibody complex with bivalent interaction.Commun Biol. 2022 Mar 24;5(1):262. doi: 10.1038/s42003-022-03207-0

[6]Yafei Liu,et al.An infectivity-enhancing site on the SARS-CoV-2 spike protein targeted by antibodies. Cell . 2021 Jun 24;184(13):3452-3466.e18

[7] RECOVERY Collaborative Group.Convalescent plasma in patients admitted to hospital with COVID-19 (RECOVERY): a randomised controlled, open-label, platform trial.Lancet. 2021 May 29;397(10289):2049-2059. doi: 10.1016/S0140-6736(21)00897-7

[8] Wang Z, Deng T, Zhang Y, Niu W, Nie Q, Yang S, Liu P, Pei P, Chen L, Li H, Cao B.ACE2 can act as the secondary receptor in the FcgammaR-dependent ADE of SARS-CoV-2 infection.iScience. 2022 Jan 21;25(1):103720. doi: 10.1016/j.isci.2021.103720

[9]Bournazos S, Vo HTM, Duong V, Auerswald H, Ly S, Sakuntabhai A, Dussart P, Cantaert T, Ravetch JV. Antibody fucosylation predicts disease severity in secondary dengue infection.Science. 2021 Jun 4;372(6546):1102-1105

[10] Larsen MD, de Graaf EL, Sonneveld ME, Plomp HR, Nouta J, Hoepel W, Chen HJ, Linty F, Visser R, Brinkhaus M, Šuštić T, de Taeye SW, Bentlage AEH, Toivonen S, Koeleman CAM, Sainio S, Kootstra NA, Brouwer PJM, Geyer CE, Derksen NIL, Wolbink G, de Winther M, Sanders RW, van Gils MJ, de Bruin S, Vlaar APJ; Amsterdam UMC COVID-19; biobank study group, Rispens T, den Dunnen J, Zaaijer HL, Wuhrer M, Ellen van der Schoot C, Vidarsson G. Afucosylated IgG characterizes enveloped viral responses and correlates with COVID-19 severity.Science. 2021 Feb 26;371(6532):eabc8378

[11] Chakraborty S, Gonzalez JC, Sievers BL, Mallajosyula V, Chakraborty S, Dubey M, Ashraf U, Cheng BY, Kathale N, Tran KQT, Scallan C, Sinnott A, Cassidy A, Chen ST, Gelbart T, Gao F, Golan Y, Ji X, Kim-Schulze S, Prahl M, Gaw SL, Gnjatic S, Marron TU, Merad M, Arunachalam PS, Boyd SD, Davis MM, Holubar M, Khosla C, Maecker HT, Maldonado Y, Mellins ED, Nadeau KC, Pulendran B, Singh U, Subramanian A, Utz PJ, Sherwood R, Zhang S, Jagannathan P, Tan GS, Wang TT.Early non-neutralizing, afucosylated antibody responses are associated with COVID-19 severity.Sci Transl Med. 2022 Mar 9;14(635):eabm7853