导语：2020年，新冠疫情的流行促使多国展开大规模新冠疫苗接种计划。虽然，随着新冠病毒的不断变异，疫苗并不能完全预防感染，但对于预防重症和减少死亡起到关键作用。然而，同样接种了疫苗，有的人就是比别人获得了更多的保护效力。研究人员希望挖掘出背后的生物学机制，并应用到全球疫苗开发管理中去。
细菌、病毒、寄生虫或真菌都可能引起疾病，同时，这些病原体也会诱发起人体内的免疫反应。疫苗的作用，就是拿出这些病原体毒性弱化的特异性碎片或模型（抗原），对免疫系统进行提前“军演”，以便下次病原体入侵时能够快速生成对应的抗体，对抗疾病的发展。
图1 疫苗中的抗原（图源：世界卫生组织官网）
“军演”的效果不仅和疫苗有关，更依赖于“部队本身的素质”。已有多项研究表明，疫苗的效力不仅取决于年龄、性别、种族和遗传，也与接种前人体的免疫状态有关。目前，也已经发现了一些接种前的因子，能够预测特定疫苗的抗体反应。那么，有没有一种（或一些）能够预测所有疫苗接种后抗体反应的生物学特征呢？如果能找到这样一种类似于“风向标”的生物学特征，并理解其在疫苗接种后人体内一系列反应中所担当的角色，将有助于设计一些加强疫苗反应的策略，帮助诸如婴儿、老年人和免疫力低下的个体能够更好地从接种疫苗中获益。
为此，埃默里大学的研究人员针对13种不同的疫苗进行了一项荟萃分析，从公开的数据库中收集了820名健康成年人在接种疫苗前后的血液样本转录组图谱，以期找到上文所描述的那种“风向标”。该研究是人类免疫学项目联盟（Human Immunology Project Consortium，HIPC）庞大研究计划中的一部分。研究结果“Pan-vaccine analysis reveals innate immune endotypes predictive of antibody responses to vaccination”于2022年10月31日发表于Nature Immunology（图2）[1]。
图2 研究成果（图源：[1]）
研究人员首先评估了社会学因素（年龄、性别、种族）和疫苗因素（疫苗平台、目标病原体、接种后时间）对血液样本转录组方差的贡献。结果发现超过62%的方差无法通过年龄、时间点、疫苗等变量解释，说明样本之间转录组图谱的差异存在除上述因素之外的来源，即接受调查的这820名参与者还可以一种与转录组图谱特征相关的方式进行分组。
研究人员进一步根据疫苗接种前血液样本转录组进行无监督聚类分析，在这些参与者中划分出三个小组——高炎症组、低炎症组和中炎症组，而这三个小组的区别恰恰就在于炎症反应相关通路中常见基因表达和细胞因子的水平高低。评估参与者接种疫苗后的状态发现，高炎症组产生了最强的抗体反应。这些看似健康的参与者的疫苗接种前炎症可能与细菌感染有关。
“这令人吃惊，通常我们都觉得炎症不是什么好事，人们总是尝试通过治疗减弱炎症。”埃默里大学生物信息学研究助理、这篇论文的第一作者Slim Fourati博士说，“这说明某些类型的炎症可以促进疫苗产生更强的效应。”
Fourati、该论文的资深作者Rafick-Pierre Sekaly博士和HIPC团队共同找到的高炎症组的生物学特征将有助于预测人类个体对疫苗的反应情况。Fourati说：“我们将有可能利用这些特征对疫苗进行定制，来诱导人体对疫苗的反应，最大幅度地提高疫苗的有效性。” 比如为那些免疫反应较弱的患者提供疫苗佐剂，以触发相关的炎症基因达到更高的保护效果。
这项研究与耶鲁大学医学院、斯坦福大学、辛辛那提大学、哈佛医学院和哥伦比亚大学医学中心的其他三项HIPC研究同时发表。斯坦福大学医学和辛辛那提大学的研究人员侧重于通过疫苗接种后数天内人体浆母细胞的基因特征来预测疫苗的效力，这将有助于加速候选疫苗的早期筛选，免去数周的等待时间去观察受试者的免疫系统是否正常应答（图3）。
图3 研究成果（图源：[2]）
这些研究结果将用于改善所有人的疫苗反应，而在本次研究中收集并标准化的大量疫苗免疫反应数据也将为科学界在之后提供一个强大的数据资源。耶鲁大学医学院Steven Kleinstein博士评价HIPC的这次荟萃分析说：“这是史上首次将如此多的因素，包括不同人群疫苗反应的多样性、目标病原体、疫苗类型和佐剂，纳入一个整体进行研究，来比对这么多疫苗之间的差异和共同点。”
参考资料：
[1]Fourati, S., Tomalin, L.E., Mulè, M.P. et al. Pan-vaccine analysis reveals innate immune endotypes predictive of antibody responses to vaccination. Nat Immunol (2022). https://doi.org/10.1038/s41590-022-01329-5
[2]Hagan, T., Gerritsen, B., Tomalin, L.E. et al. Transcriptional atlas of the human immune response to 13 vaccines reveals a common predictor of vaccine-induced antibody responses. Nat Immunol (2022). https://doi.org/10.1038/s41590-022-01328-6
