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目前重组病毒SARS-CoV-2疫苗如何诱导免疫?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-08-14 09:17:18

重组病毒SARS-CoV-2疫苗可以将部分或修改版的spike (S)蛋白传递到细胞中,这样你的身体就能对S蛋白产生免疫反应,并在你接触到SARS-CoV-2时保护你免受感染。

重组既可以指基因组,也可以指蛋白质。有些疫苗的工作原理是将完全合成的抗原(蛋白质)输送到你的体内,然后等待你的身体对其做出反应。因为它只是病毒没有复制机制的一部分,蛋白质不能被复制,你必须对小剂量的抗原产生免疫力。通常,这类疫苗必须加强注射,以使抗体浓度足够高,以便在任何时候都具有中和作用。注意:这并不意味着您不能免疫。抗原的抗体水平随时间自然减少,因为你的身体不能产生高水平的抗体病原体,目前你不战斗,但是如果你曾经再次感染,你将能够产生较高的抗体滴度很快,因为你的免疫系统已经识别病原体的抗原。

目前重组病毒SARS-CoV-2疫苗如何诱导免疫?

抗体效价如何随时间变化以及对通用疫苗的助剂的反应。

核酸疫苗或重组基因组疫苗取得进展有几个原因。

它们更容易生产。合成信使rna或DNA可以用机器完成,而且纯化过程也更简单。相反,蛋白质需要在生命系统中制造,然后提纯,所以最终产物中基本上没有宿主系统的痕迹。这需要几个月的时间来形成宿主系统,几周的时间来培养细胞,几天的时间来提纯蛋白质。机器可以在一天内制造出一桶mRNA/DNA,通过乙醇沉淀纯化,并在一周内冷冻干燥以便运输[1]。

有些疫苗可能是自我复制的,所以它们在最初注射后不需要额外的助推器,或者你可以一开始注射更少的助推器。新的信使rna疫苗[2]可以在传递机制的帮助下将信使rna传递到细胞中(通常是阳离子聚合物或脂类),然后在表达时制造更多的自己,因为它们带有一个基本的病毒机制,允许自我复制。

采用这种方法的一些疫苗是moderna mRNA-1273疫苗和Oxford ChAdOx1 nCoV-19疫苗。

Moderna疫苗使用信使rna(非自复制)编码S蛋白,并通过化学传递机制使其进入细胞表达。

牛津大学的疫苗使用猴子腺病毒作为传递机制,使密码子优化(详见脚注)版本的S蛋白DNA进入细胞中表达。

感染/转染细胞中S蛋白的表达

现在我们可以说,DNA/信使rna在宿主细胞内部,但是信使rna /DNA不会触发针对S蛋白或病毒的反应因为病毒基因组隐藏在病毒内部不是抗体的好目标。一旦进入细胞,mRNA/DNA就需要表达,或者转化为它编码的蛋白质。

这是我们的细胞通常做的事情,我们利用细胞的机械为我们做蛋白质生产的步骤,而不是在外面生长。

DNA被RNA聚合酶转录成mRNA

mRNA被核糖体读取并翻译成蛋白质

蛋白质被标记为分泌并进入高尔基体(特定的序列和翻译后的修饰标志着特定的蛋白质将在细胞外分泌)

S蛋白由细胞分泌,现在漂浮在细胞外间隙/血液/淋巴中

现在我们已经达到了纯化蛋白疫苗的相同阶段,我们在体内有S蛋白,准备好成为目标。

对S蛋白的免疫反应

你体内几乎所有的细胞都有能力将蛋白质碎片呈现在它们的表面。这就是你的身体如何从不正常的细胞(癌症)、病毒感染的细胞,以及其他人的细胞(器官移植)中识别健康细胞的方法。它们表现在被称为MHC复合体的特殊蛋白质中。细胞表面的每一个MHC都得到了你的细胞由于正常新陈代谢而分解的蛋白质片段。你的免疫系统中有一种叫做T细胞的细胞,它有能力与mhc结合,mhc可以显示出你身体以外的任何蛋白质。我们将关注两类T细胞,CD8+/细胞毒性T细胞,和CD4+/辅助T细胞。

在被病毒感染的细胞中,病毒蛋白的碎片会出现在细胞表面,并触发细胞毒性T细胞来杀死细胞。但这不会触发免疫,因为细胞毒性T细胞不擅长激活免疫系统的其他部分。相反,我们必须确保这些S蛋白被专业抗原呈递细胞(APCs)摄取并呈递。主要的APCs是树突状细胞(dc)、巨噬细胞和B细胞。

目前重组病毒SARS-CoV-2疫苗如何诱导免疫?

当APC呈现抗原时,它可以被辅助T细胞识别。然后这些辅助性T细胞被激活,并会寻找B细胞来呈现相同的抗原。

当T细胞发现呈递相同抗原的B细胞时,它们就变成了同源的一对,一个辅助T细胞和一个识别相同抗原的B细胞。这一点很重要,因为B细胞受体(BCR)最终会成为提供体液免疫的抗体。同源T细胞和B细胞互相激活,B细胞开始分泌抗体。

这一阶段产生的抗体主要是IgM和IgD,通常是对抗原有中低亲和力的抗体。而IgM善于激活补体,使免疫系统更加活跃。

时间:这是现在大约一个星期进入主动感染或疫苗接种后。

某些B细胞迁移到淋巴结的特定区域,进行转化过程,产生两种重要结果。

它们经历超突变和亲和成熟,这确保只有高亲和抗体(与S蛋白结合良好的抗体)在循环中。

它们进行类转换,使B细胞产生IgG和IgA抗体,而不是IgM和IgD抗体。IgG是血液和组织中最重要的抗体,而IgA则分泌到粘膜(肠粘膜、肺粘膜和鼻粘膜)来保护你免受相同抗原的伤害。

抗体以各种不同的方式保护你的身体,这张图很好地总结了这一点。

目前重组病毒SARS-CoV-2疫苗如何诱导免疫?

现在你的身体已经产生了各种各样的免疫反应来应对漂浮在周围的S蛋白并被细胞吸收/分解。

特殊的T辅助细胞识别S蛋白,并准备再次激活免疫系统,如果它看到S蛋白。

特化的细胞毒性T细胞,如果病毒感染细胞再次出现就会杀死它们。

能产生S蛋白特异性抗体的B细胞,能迅速分裂并产生大量保护性抗体

一旦你有了你的身体的蛋白质,这些细胞将不再得到他们需要的刺激积极抗感染,产生大量的抗体,相反,一些细胞变成长寿命的记忆细胞活性与蛋白质和准备击退SARS-CoV-2如果你的身体实际上遇到它在未来。

如果你遇到它在未来,细胞毒性T细胞杀死病毒感染细胞早期,IgA在粘膜阻止病毒进入身体,辅助T细胞发起快速免疫反应任何病毒进入,早期B细胞被激活并产生大量的保护性免疫球蛋白g在血液中。这就是我们对病原体免疫的方式。

所以总的来说:

我们用信使rna或DNA作为疫苗注射。

通过我们自己的细胞机制,核酸变成了蛋白质。

S蛋白被分泌到血液中,细胞开始吸收并分解它,与MHC复合物一起出现在它们的表面。

T细胞识别出S蛋白不是我们身体的蛋白质,并被激活,一些被杀死,一些被激活免疫系统的其余部分。

被T细胞激活的B细胞产生大量的中和抗体。

B细胞成熟并产生高亲和力抗体。

所有免疫细胞的记忆细胞维持你的免疫力,并将在你下次被感染时更快地抗击感染。

脚注:密码子优化

S蛋白来自一种人畜共患病毒,这意味着病毒的序列不适合在人类身上复制。大多数氨基酸都有多余的密码子,许多密码子编码相同的氨基酸,但在人类中,有密码子优先用于人类蛋白质,而人类机器在利用人类使用最多的密码子时更善于生产这种蛋白质。密码子优化是一个过程,我们改变蛋白质的序列,以利用更多的那些常见的人类密码子。它仍然产生同样的蛋白质,但是它使我们的细胞更容易转化。
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