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从2014年，FDA批准Blincyto算起，双抗研发已经走过了又一个10年。 近期，双抗赛道“捷报频传”。安进时隔10年迎来第二款双抗Imdelltra，这是全球首款获批上市的CD3/DLL3双抗，首次将双抗适应症拓展到了小细胞肺癌。 康方生物的全球首创PD-1/VEGF双抗依沃西（AK112）也于5月获NMPA批准上市，用于治疗非小细胞肺癌。作为全球首个获批上市的“肿瘤免疫+抗血管生成”机制的双抗新药，依沃西（AK112）单药对比K药一线治疗PD-L1表达阳性的NSCLC的“对抗赛”正备受瞩目。 事实上，从新药获批的成果来看，过去3年，双抗可以说是“大丰收”。自2022年以来，全球共有10款双抗获批上市（见下表），其中包括适应症的突破（如CD3双抗拿下首个实体瘤适应症、首款眼科疾病双抗获批上市）、作用机制的突破（如康方生物两款基于PD-1的双抗获批上市）。市场表现方面，2022年1月获批的眼科双抗Vabysmo仅用两年的时间，年销售额就已突破20亿美元，而更早获批的A型血友病双抗Hemlibra 2023年销售峰值达到了44.85亿美元。 全球获批上市的双抗药物 数据来源：医药魔方NextPharma®；数据截至2024-07-16（备注：2009年获欧盟批准上市的CD3/EpCAM双抗catumaxomab已退市） 尽管利好消息不断，但与两三年前的mRNA赛道、如今的ADC和核药等赛道相比，双抗赛道似乎总是“缺一把火”。这不禁让人思考，双抗赛道一直“不温不火”的原因究竟有哪些？为何从Blincyto获批至今10年，抗肿瘤双抗还没有一款“重磅分子”诞生？以PD-1/PD-L1为轴心的双抗能否将赛道发展推向巅峰？越来越多玩家布局双抗ADC的原因何在？非肿瘤双抗市场表现如此亮眼，未来3-5年研发是否会“爆发”？近日，带着这些问题，医药魔方Pro采访到了Sparx Group（科霸集团）创始人、CEO朱贵东博士。 Sparx Group（科霸集团）创始人、CEO朱贵东博士 朱贵东博士是创新药研发领域的资深科学家，曾在雅培/艾伯维任职22年，是1款商业化药物、6款临床药物的发明人。2011年，他还创办了致力于缩小国内外医药信息差的分享平台美中药源。2018年，朱贵东博士正式开启“做药”的创业生涯，创办了科霸集团，开发新一代抗肿瘤免疫疗法。2021年，科霸集团成员公司江苏科霸落地扬州。 在朱贵东博士的领导下，科霸首次在全球推出高通量双抗优化平台SynMabTM、纳米抗体功能筛选平台SparxNanoTM以及双功能、双表位纳米ADC平台Nab2-ADCTM。核心双抗管线SPX-303目前正在美国开展临床，是全球首个进入临床的LILRB2xPDL1双抗。 朱贵东博士表示，在肿瘤治疗领域，双抗想要从众多治疗选择中脱颖而出并不容易，未来以PD-1/PD-L1为轴心的双抗药物有望将抗癌双抗的研发推向新的高度。 “PD-1/PD-L1单抗已成为很多肿瘤标准治疗的基石，而基于PD-1/PD-L1的双抗可以被认为是下一代IO治疗的重要突破口。”他说道。 双抗的突破口：PD-1/PD-L1轴心 医药魔方Pro：以PD-1/PD-L1为轴心的双抗（以下简称PD-1/PD-L1双抗）是双抗开发的主流之一，科霸目前也有多款这类双抗在研（如LILRB2xPDL1双抗、VEGFxPDL1双抗等）。对于PD-1/PD-L1双抗的设计，能否分享一些您的经验及思考？ 朱贵东博士：在癌症治疗领域，双抗从CD3 衔接器开始，后来发展出了不同的机制，如靶向肿瘤表面两个不同的抗原，基于PD-1的双抗等，但无论是何机制的双抗，未来想要成为一款“重磅分子”，不仅需要超越当前的标准治疗（SOC），也要在与未来标准疗法的“对抗赛”中胜出。 PD-1/PD-L1单抗现已成为多种癌症SOC的基石。如何超越PD-1/PD-L1单抗，以PD-1/PD-L1为轴心的双抗已展示出潜力。这类双抗通过同时靶向两个不同的信号通路，提高治疗效果并克服单一疗法的局限性，例如通过同时抑制免疫检查点（如PD-1/PD-L1）和血管生成（如VEGF），不仅能解除T细胞的免疫抑制，还能抑制肿瘤血管生成，从而增强抗肿瘤效果。 具体开发方面，PD-1/PD-L1双抗需要在结构上不断优化，以确保在体内针对双靶点具备平衡的亲和力；此外，双抗分子应能够在肿瘤微环境（TME）中高效结合其靶点，充分发挥治疗作用。当下PD-1/PD-L1双抗的两个重要药物——康方的PD-1/VEGF双抗依沃西（AK112）和普米斯的PD-L1/VEGF双抗PM8002都符合这些设计特色。 依沃西是由全长抗VEGF抗体通过重链的C端串联抗PD-1单链可变区片段（scFv）而成的四价双特异性抗体，是一个异源四聚体结构。依沃西的Fc区域经过改造，消除了补体依赖的细胞毒性和抗体依赖的细胞介导的细胞毒性。临床试验显示，依沃西在治疗非小细胞肺癌（NSCLC）方面表现出显著的抗肿瘤活性和良好的安全性。近日，该产品已获得中国国家药品监督管理局（NMPA）批准上市。PM8002 由抗VEGF-A IgG在重链的C端各融合1个单域抗PD-L1抗体而成。虽然PM8002设计原理和依沃西相似，但是设计策略有明确差异化：依沃西可在肿瘤微环境（TME）中同时结合PD-1/VEGF这两个靶点，这个设计在体外实验中导致依沃西对PD-1表现出10倍的亲和力提高，而PM8002因为一些肿瘤细胞同时表达PD-L1和VEGF-A表面抗原，通过亲和效应（avidity effect）增加对抗原的亲和力。PM8002 联合标准化疗治疗小细胞肺癌（SCLC）单臂II期临床（NCT05879068）获得积极结果，显示61.1%客观缓解率（ORR），之前接受过IO治疗患者应答率为42.9%，安全性良好。PM8002联合白蛋白紫杉醇一线治疗局部晚期或转移性三阴性乳腺癌（TNBC）的最新临床Ib/II期结果也非常积极，ORR达78.6%，安全性良好。近期，PM8002这两个适应症的III期临床研究均已获CDE批准。 医药魔方Pro：有观点认为，PD-1/PD-L1双抗有望开启肿瘤免疫治疗2.0时代。您是否认同这一观点？ 朱贵东博士：PD-1/PD-L1双抗通过同时作用于多个靶点，可以提供比单一靶点抗体更强的抗肿瘤效果和更广泛的适应症，有望开启肿瘤免疫治疗2.0时代，但其成功取决于精细的分子设计和深入的临床验证： ——目前，有大量PD-1/PD-L1双抗设计，在一定程度上都产生了附加疗效，但是鉴于PD-1/PD-L1抗体是“百年不遇”的神药，附加疗效可能很难在临床试验中被扑捉和验证。以偏爱型试验设计观察到的临床信号，将很难在注册临床中被再现。 ——在靶点选择方面，需要确保选择的第二靶点（如VEGF）与PD-1/PD-L1既有功能上的协同作用又有结构上的非竞争性。例如，依沃西通过阻断PD-1和VEGF，既提高了PD-1抑制的免疫效应，又创造了一个更有利的肿瘤微环境（TME），而且双抗的两个结合位点互不干扰，从而能够有效结合两个不同的抗原。另一种思路是，两种抗原在肿瘤细胞或组织中共表达，例如高水平的PD-L1和VEGF在肿瘤组织中的共表达，使得双抗可以同时靶向这两个关键分子，通过亲和效应增强治疗效果。 ——抗体结构设计方面，需要确保双抗的结构稳定性，不仅能够高效结合两个不同的抗原，而且具有理想的体内半衰期和分布，最终目标是，实现双靶点靶向的协同作用，获得更好的疗效和安全性。 医药魔方Pro：从管线来看，全球双抗赛道非常繁荣，有超过1000个项目在研，但不管是资本市场热火朝天时，还是在当前的资本寒冬期，双抗赛道似乎一直不温不火。您觉得背后的原因是什么？ 朱贵东博士：双抗赛道不温不火的原因可能有几个方面： 1）双抗靶点选择和临床结果差异化：多数双抗两个机制会顾此失彼，少数才会相互补充和强化，这需要一个优质筛选评价平台把“千里马”挑出来。 2）技术难度：双抗的设计、生产和临床开发比单抗复杂得多，技术壁垒较高。在设计双抗时，需要综合考虑协同效应、结构稳定性、免疫原性、临床前验证、剂量和给药方案以及临床试验设计等多个方面。通过全面考虑这些因素，才有可能开发出具有高效、安全和创新性的双抗药物，为患者提供更好的治疗选择。 3）市场竞争：现有的单抗和其他治疗手段已经占据了一定的市场份额，双抗要在市场上取得突破并不容易。 医药魔方Pro：当前全球在研双抗管线中，您心目中有望成为双抗赛道“代言人”（诸如ADC赛道的DS-8201）的候选产品有哪些？ 朱贵东博士：将来的双抗疗法必须击败现有标准治疗，才能拥有类似Enhertu®（DS-8201）一样的成功，而目前最有希望达到这个目标的双抗设计，是建立在抗PD-1/PD-L1轴心之上的结构设计，其中包括以依沃西为代表的PD-1/VEGF双抗和PD-L1/4-1BB双抗（BNT311）等。科霸的PD-L1/LILRB2双抗SPX-303虽然处在早期临床开发阶段，但初步临床疗效和安全性已经展现后来居上的潜力。 医药魔方Pro：商业化表现来看，目前获批上市的双抗，A型血友病双抗药物Hemlibra，2023年销售额已达44.85亿美元；治疗眼科疾病的Ang2/VEGF-A双抗Vabysmo 2023年销售额已达25.49亿美元。而抗肿瘤双抗，市场表现最好的是2014年获批的Blincyto，2023年销售额为8.61亿美元。能否请您分析一下抗肿瘤双抗市场表现欠佳的原因？ 朱贵东博士：首先，单一的肿瘤适应症划分很多是“孤儿药”，相比之下，无论是血友病，还是眼科用药都有很大的人群。其次，从治疗的复杂性来看，肿瘤双抗需要在治疗过程中克服肿瘤异质性和免疫微环境的复杂性，只有精准的协同作用才能凸显其治疗价值，而其它疾病领域的致病机制相对单一，同时靶向两个致病机制有望产生更明确的疗效。此外，抗肿瘤领域已有许多有效的单抗和其他治疗方式，双抗需要证明其独特的优势才能在市场中脱颖而出。 医药魔方Pro：未来几年，非肿瘤双抗管线是否会迎来爆发？ 朱贵东博士：国内集中做抗肿瘤双抗很大程度上是因为国内创新药研发多集中在肿瘤赛道，更多的企业对这个领域相对更加熟悉（药物开发、临床试验等等），做起来更有把握。但确实，抗肿瘤药物开发的成功率也值得大家深思。如果开发出好的双抗平台，做非肿瘤适应症，成功率可能会更高一些，因为这些疾病的机制相比肿瘤来说，相对单一、明确。未来，企业对非肿瘤双抗的布局可能会逐步增加，包括科霸自身，也在做相关的探索。 全球首创：LILRB2/PD-L1双抗 医药魔方Pro：从分子设计来看，双抗类药物还有哪些可以优化的地方？ 朱贵东博士：双抗分子设计的优化，包括但不限于以下几点： 1）靶点选择和验证：目前双抗设计主要采纳“细胞衔接器”、“共表达”、和“正向作用机制”三个设计模式，如何选择最佳的靶点组合以实现最大的治疗效果和最小的副作用还需要更深刻的研究。如何通过临床前和临床研究验证这些靶点组合的有效性和安全性、如何通过AI从现有临床结果获得一些免费信息都是需要进一步探讨的问题和策略。此外，在双抗设计中，还需要平衡好对不同靶点的结合亲和力需求，避免“虽然做了一个双抗，但本质是一个单抗”的情况。 2）双抗构建的结构优化：虽然到目前为止，制药界已经发现了大量双抗构建模式，但是过去十年的临床开发证明，很多以全长抗体为基础的双抗构建模式还有很大提升空间（当前很多format，都不是理想的成药分子），这也是双抗研究领域“不温不火”的一个重要因素。因此，如何设计和优化双抗的结构以提高其稳定性、特异性、成药特征和产量，什么样的抗体结构可以更有效地避免免疫逃逸和脱靶效应都是我们需要持续研究的课题。 3）生物标志物提高临床成功率：虽然生物标志物是临床开发的一个基础，但是在双抗开发领域，如何通过生物标志物筛选适应人群，是否有新的方法或技术可以预测和监控双抗的潜在副作用一直没有获得长足进展。 4）改良的给药模式：根据适应症选择，将来会开发肺吸入、皮下给药、长效注射等不同的给药模式，进一步扩展双抗的临床应用。 医药魔方Pro：科霸的双抗设计有何特殊之处？ 朱贵东博士：科霸采用纳米抗体（也称单域抗体）来构建双抗，目前已展现多重优势： 1）分子量小。纳米抗体来源于驼科动物的重链抗体，仅包含可变区域，体积小（分子量只12.5kD，完整的全长抗体分子量150kD）。由于分子量小，纳米抗体能够有效穿透肿瘤组织（一般全长单抗、双抗从静脉注射穿透到肿瘤组织要5-7天，纳米抗体只需要3-4小时）和其他密集细胞结构，提升药物的靶向能力和治疗效果。 2）结构稳定。正常IgG融解温度(Tm)一般是60-65℃，纳米抗体是80℃，甚至90℃。 3）溶解度高。传统单抗和双抗，溶解度做到100 mg/mL已经很好了，纳米抗体可以很容易做到300 mg/mL。这对于某些给药途径有很大的好处，比如眼药，给药限制一般是50 μL，皮下注射通常不超过2 mL。 4) 结构易于构建双抗。纳米抗体的简单结构和单一链特性使其易于构建双抗，相应地也降低了生产成本。 总而言之，纳米抗体在提高双抗构建的效率、稳定性和成本效益方面表现出显著的优势。科霸的SparxNanoTM纳米抗体筛选平台（串联纳米抗体展示技术）可以快速、高效地发现具有高亲和力和特异性的纳米抗体，提高双抗的靶向性和治疗精度。 医药魔方Pro：科霸目前进展最快的项目是一款LILRB2/PD-L1双抗（SPX-303），这也是全球首个进入临床的LILRB2/PD-L1双抗。为什么选择LILRB2这一靶点与PD-L1联合？ 朱贵东博士：PD-1/PD-L1抗体无疑是过去20年抗癌疗法开发的巨大成功，但这类颠覆性的免疫检查点抑制剂并不是无所不能的，仍有大量患者无法响应这类疗法。其中一个原因是，抑制性髓系细胞（M2巨噬细胞）导致T细胞活化不充分。 科霸双抗管线SPX-303同时靶向PD-L1与LILRB2（淋巴细胞活化因子受体B2），在PD-1/PD-L1轴心之外解锁巨噬细胞免疫哨卡，具体有以下几方面的考虑： 1）临床前和来自大数据分析获得的零星临床数据都指向抑制性髓系细胞（M2）在肿瘤微环境对免疫抗肿瘤药物有强烈的抑制作用，是PD-1/PD-L1抗体不能完全发挥疗效的关键因素，同时抑制LILRB2和PD-L1可以更全面地解除肿瘤对免疫系统的抑制，从而增强抗肿瘤免疫反应。 2）PD-L1和LILRB2在肿瘤微环境中往往共表达，并在免疫逃逸机制中发挥协同作用。单独靶向其中一个分子可能不足以全面激活免疫系统，双重靶向髓系细胞和T细胞免疫检查点，解锁髓系细胞在肿瘤微环境对免疫抗肿瘤药物的抑制，增强并重建免疫检查点抑制剂有望成为新一代标准疗法。 3）临床前研究表明，同时阻断LILRB2和PD-L1可以通过抗原交叉呈现、旁观者杀伤以及免疫记忆等途径，激活T细胞并强化ADCP。人源化动物模型已经验证了SPX-303双抗优于抗PD-L1和抗LILRB2联合配伍。 医药魔方Pro：SPX-303目前临床开发进展如何，是否有一些数据可以分享？ 朱贵东博士：SPX-303目前正在美国开展I期临床试验（SPX-303在不到12个月的时间内完成从基因合成到IND获批），4个临床研究中心中，3个是全球著名的梅奥医院的3个院区。早期临床数据表明，不仅生物标志物和药物动力学数据和临床申报的预测模型一致，更令人惊喜的是，经过6种标准疗法治疗并且进展的首例入组患者（黑色素瘤），甚至在起始剂量（一般是从ng/kg开始，SPX-303是从0.1mg/kg开始）治疗6周后疾病无进展（SD），这在肿瘤I期临床中极为罕见。 SPX-303的I期临床试验（爬坡+扩展）预计1年内完成，目前已经进入爬坡试验的第3个剂量。未来的重点开发计划是，联合DS-8201治疗微卫星稳定结肠癌。此联合用药方案相当于PD-1/PD-L1疗法2.0+下一代化疗。我们希望能够在在I期临床的扩展试验拿到早期信号，支持II期临床的设计，以这个联合方案寻求上市。 医药魔方Pro：除了SPX-303，科霸的双抗管线还包括VEGF/PDL1双抗SPX-308。这款分子的设计与在研的同类分子相比，有没有一些差异？ 朱贵东博士：在SPX-308这款分子设计中，我们将PD-L1抗体做成双表位结合，这样做的目的是，不考虑靶向VEGF是否带来附加作用的情况下，我们先保证，在靶向PD-L1这个方面，要比现有的抗体有潜在优势。同时，我们使用的是纳米抗体，给药途径选择更加多样，目前公司正在推进SPX-308通过肺吸入或者皮下给药治疗肺癌。 医药魔方Pro：目前科霸的管线主要是双抗药物。在双抗靶点选择方面，公司的整体逻辑是怎样的？ 朱贵东博士：双抗靶点组合的选择，一些值得参考的大原则包括：1）有望给现有或者潜在标准疗法带来明确“附加值”，即临床上能表现明显差异化；2）靶点组合不仅需要具有协同效应，还需要具备非竞争性，即在作用机制和结构设计上作全面评价；3）选择已有临床和转化医学研究数据支持的靶点，确保双抗药物具有较高的临床开发成功率；4）利用肿瘤生物标志物进行靶点选择和患者分层，以提高双抗药物的临床疗效和患者适应性。 在这些大原则基础上，科霸围绕“适应症布局”和“Nab2-ADCTM平台技术（双特异、双表位的纳米抗体药物偶联物）的潜在应用”两个中心选择最佳的分子靶点组合。 在双抗靶点组合验证方面，我们不仅会通过临床前进行体外实验和动物模型研究，以评估双抗药物的生物学活性、药效学、药代动力学以及毒理学特性，也会利用AI技术从现有临床结果中获取有价值的信息，预测双抗药物在不同患者群体中的疗效和安全性，从而优化临床试验设计，提高开发成功率。 双抗ADC：新一代ADC技术变革 医药魔方Pro：您前面提到，SPX-303将探索与DS-8201的联合治疗方案。肿瘤免疫治疗（IO）与ADC联合是否会成为一种趋势？ 朱贵东博士：基于ADC作为加强版化疗的属性，而且部分IO+化疗已经成为现行标准疗法，IO和ADC联合配伍用药在不久的将来势必成为新一代肿瘤治疗的标准方案。 IO药物通过激活免疫系统攻击肿瘤细胞，而ADC通过特异性靶向肿瘤细胞并释放细胞毒性药物杀伤肿瘤。两者联合用药可以实现双重打击，提高肿瘤细胞的杀伤效果。此外，ADC诱导的肿瘤细胞死亡可以释放肿瘤抗原，增强免疫系统的识别和攻击能力，从而与IO药物产生协同作用。总体来说，IO+ADC将产生1+1＞2的效果，扩大各自的适应症范围，提高对不同类型肿瘤的疗效。在临床开发方面，未来，科霸也将重点布局IO双抗与ADC的联合配伍。 当然，IO与ADC联合配伍用药也有一些挑战，例如：1）药代动力学和药效学挑战：需要详细研究IO和ADC在联合用药时的药代动力学和药效学相互作用，以确定最佳的给药顺序和剂量；2）安全性和毒性管理挑战：联合用药可能导致毒性叠加，需要特别关注并制定有效的副作用管理策略。 医药魔方Pro：在科霸的管线中，我们还看到一款双抗ADC（SPX-802），这种modality也是当下的热门。您认为，双抗ADC赛道逐渐火爆背后的原因有哪些？双抗ADC的开发，有哪些不一样的挑战要克服？ 朱贵东博士：双抗ADC结合了双抗和ADC的优势，从机制角度分析，有以下几点优势值得期待： 1）增强的靶向性和效力：随着第一三共/阿斯利康明星ADC Enhertu®的商业成功，ADC领域的开发登上了前所未有的台阶，但是也存在一些不足，其中之一是靶向递送效率没有想象这么高。原因除了Fc结构域带来的非选择性之外，肿瘤表面抗原（TAA）的结合效率以及实体瘤的异质性特点成为ADC设计的主要门槛。双抗能够同时识别和结合两个不同的抗原，这使得双抗ADC能够更精准地定位和杀灭癌细胞，减少对正常细胞的毒性。结合了ADC的药物递送功能，双抗ADC能够高效地将细胞毒性药物直接递送至癌细胞，显著提高抗肿瘤效力。 2）克服肿瘤异质性：肿瘤通常具有高度的异质性和复杂的免疫逃逸机制，双抗ADC通过同时靶向多个抗原，能够更有效地应对这些挑战，提高治疗的广泛性和有效性。 3）减少耐药风险：双抗ADC的多靶点机制可以降低肿瘤细胞通过单一途径产生耐药性的可能性，从而延长治疗效果。 4）触发不同的抗肿瘤机制：以科霸的SPX-802为例，这是一款是VEGF/PDL1双抗ADC，载荷是拓扑异构酶I抑制剂DXd。这一分子相当于4个功能的集合，第一是化疗，第二是抑制免疫检查点，第三是抗血管生成，第四是实现了IO双抗与“新一代化疗（ADC）”的联合用药。 挑战方面，我认为，双抗ADC的开发最大的挑战之一是，双抗这类分子本身的开发还没有得到很好的解决，还没有非常完美的format出现。其它挑战类似于双抗本身的开发，如靶点亲和力平衡、药代动力学（PK）和药效学（PD）特性的优化等。同时，由于双抗ADC的结构复杂，包括双抗和细胞毒性药物的稳定连接，这增加了设计和生产的难度。当然，由于双抗ADC结合了双重机制，其潜在的毒性和副作用也需要仔细评估和管理。 医药魔方Pro：在全球双抗产业格局中，您对科霸的定位是怎样的？在管线推进方面，未来3-5年有何规划？ 朱贵东博士：科霸的愿景很简单，就是为患者开发出更加有效、安全的突破性药物。在此基础上，我们希望公司能够发展为全球双抗产业中的领军企业。 未来3-5年，我们首先将重点推进当前已进入临床阶段的双抗候选药物，如SPX-303（包括与Enhertu®的联合用药），力争早日获批上市，实现产品销售。同时，我们也将进一步优化包括SynMabTM、SparxNanoTM在内的纳米抗体/双抗平台技术，不仅开发针对多种靶点的新型双抗候选药物，而且融合科霸全球领先的uniQonTM定点偶联技术（Enhertu®发明人本田雄博士直接领导），开发新一代双特异、双表位的纳米抗体药物偶联物（Nab2-ADCTM）。我们相信，Nab2-ADC有望推动新一代ADC技术变革，成为下一代抗癌疗法的重要组成部分。 参考资料： [1]https://www.prnewswire.com/news-releases/fda-approves-imdelltra-tarlatamab-dlle-the-first-and-only-t-cell-engager-therapy-for-the-treatment-of-extensive-stage-small-cell-lung-cancer-302148431.html [2]https://www.akesobio.com/cn/media/akeso-news/240524/ [3]https://cn.biotheus.com Copyright © 2024 PHARMCUBE. 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该研究揭示了3次增强剂疫苗的独特特点，即在Omicron感染时通过“训练天然免疫”诱导单核细胞的活化和分化，从而提供保护性免疫。 截至2023年9月21日，全球新冠病毒SARS-CoV-2大流行已导致200多个国家和地区超过7.7亿例确诊病例及超过695万死亡病例，严重威胁了人类健康和公共卫生安全， 小范围的流行伴随新冠病毒进化和变异仍在不断发生。 一般认为，疫苗接种通过预先为宿主建立特异性抗病毒免疫记忆，从而起到预防病毒感染和病毒传播的作用。然而，新冠病毒（SARS-CoV-2） mRNA疫苗或/和灭活疫苗的免疫保护作用和免疫学机制尚未不明确。以往的研究关注新冠病毒mRNA疫苗或灭活病毒疫苗引发的针对Omicron变异株的特异性体液免疫和细胞免疫记忆的建立，灭活疫苗接种发挥的抗病毒作用是否涉及诱导“天然免疫记忆”，迄今为止尚不明确。 上海交通大学瑞金医院瞿介明教授、诸江教授、李庆云教授和陈赛娟院士合作，在 Cell 期刊发表了题为：Systemic immune profiling of Omicron-infected subjects inoculated with different doses of inactivated virus vaccine 的研究论文。 该研究以2022年春季上海Omicron变异株爆发为研究对象，建立了由接种了不同灭活病毒疫苗次数的感染者和未感染者组成的研究队列，通过整合质谱流式技术（CyTOF）、转录组测序（RNA-seq）和血浆微量蛋白的Olink检测技术和整合分析，揭示接种3次增强剂疫苗通过促进HLA-DRhigh经典单核细胞和非经典单核细胞的活化、Th1-like记忆效应性T细胞的极化，并抑制病理性调节性T细胞（Treg）的扩增等机制发挥免疫保护作用。相关性分析等研究提示：接种3次增强剂疫苗诱导了“训练天然免疫”，它会在Omicron感染时促进单核细胞的活化和成熟，而不是分化为髓源性抑制细胞（MDSCs）， 是一触发系例保护性免疫效应的核心事件。 该项研究首次系统性地描述了新冠病毒灭活疫苗接种对奥密克戎感染者免疫反应的影响，揭示了3次增强剂灭活疫苗通过诱导 “训练天然免疫”促进单核细胞的活化和成熟，从而发挥强有力抗病毒作用的分子机制。 通过CyTOF技术深入分析41个免疫细胞表面分子标志物的表达谱，鉴定了包括NK细胞、CD3+ T细胞、B细胞、树突状细胞、单核细胞和中性粒前体细胞在内共45个细胞亚群。在CD4+ T细胞亚群中，研究人员发现感染后3群naïve CD4+ T细胞的比例增加，而与未接种或接种2剂疫苗感染组相比，接种3剂疫苗感染组naïve CD4+ T细胞比例显著降低，提示3次增强剂疫苗可以促进CD4+ T细胞的活化。同时，Omicron感染后Treg细胞的比例及其TIM-3的表达增加，这一增加的趋势被3次增强剂疫苗接种所逆转。此外，感染后CD161hi效应记忆CD4+ T细胞和CD27int效应记忆CD4+ T细胞的比例下降，而接种3剂疫苗感染组与未接种或接种2剂疫苗感染组相比这两群细胞的比例上升。 这些结果表明，3次增强剂疫苗接种可以通过激活naïve CD4+ T细胞产生效应记忆CD4+ T细胞，而Omicron感染引起的Treg比例增加可能对此起到一定的限制作用。有趣的是，研究人员还通过实验证实3次增强剂疫苗接种在Omicron感染后促进CD4+ T细胞向功能性Th1方向极化，这已被证明对防止症状发生具有保护作用。在NK细胞亚群中，CD56hiCD16lo细胞因子分泌型NK亚群的比例在接种3剂疫苗感染组降低，而CD56intCD16hi细胞毒性NK亚群的比例在接种3剂疫苗感染组增加，提示3次增强剂疫苗可能会在Omicron感染后促进NK细胞成熟。 病毒感染的1-4天是一个主要由多种类型的天然免疫细胞的激活和功能主导的时期。在单核细胞方面，发现与健康对照组相比，Omicron感染者HLA-DRint经典单核细胞、HLA-DRhi经典单核细胞和非经典单核细胞的比例呈降低趋势。而与未接种组或接种2剂疫苗感染组相比，接种3剂疫苗感染组中HLA-DRhi经典单核细胞和非经典单核细胞的比例升高。同样地，Omicron感染后pDC细胞的比例降低同时及其PD-1和CTLA-4的表达增加，这一趋势被3次增强剂疫苗接种所部分逆转。由此可见，3次增强剂疫苗接种可以促进单核细胞/树突状细胞的活化和分化。 通过RNA-seq技术，进一步鉴定了一系列与免疫保护/免疫抑制密切相关的基因和信号通路。具体而言，单核/树突状细胞的功能激活而不是MDSC极化、Treg功能稳定性、记忆T细胞活化、Th1细胞分化、病毒复制抑制、低氧通路、TNF和NF-κB通路的活化，与接种3剂疫苗感染组正相关；而免疫缺陷、Th2细胞分化和线粒体代谢，与未接种组或接种2剂疫苗感染组相正相关。此外，与未接种组或接种2剂疫苗感染组相比，接种3剂疫苗感染组单核/巨噬细胞活或分化相关基因OSM、NAB2、THBS1、PLAUR、RAB20、ACSL1和TREM1，pDC激活基因SLC7A5和ICAM1，Treg功能稳定性基因DUSP5、SDC4、DUSP4、JAG1和PELI1，低氧通路基因JMJD6、VEGFA、HIF1A和NFIL3表达上调。相比之下，Treg增殖相关基因MCM3、CDC20和ZWINT，免疫抑制基因如T细胞免疫检查点受体BTLA以及NK细胞免疫检查点PVRIG和CISH，线粒体代谢基因LACTB2、ACADM、MRPS31和PYCR2在接种3剂疫苗感染组表达下调。这些结果表明，3次增强剂疫苗可能通过促进单核细胞/树突状细胞的活化和成熟，同时抑制致病性Treg的增殖，帮助宿主对抗Omicron感染。 BCG疫苗训练的天然免疫曾被提出作为增强对SARS-CoV-2感染的保护性免疫的可能手段。然而，灭活疫苗是否会诱导某些训练免疫通路，并在Omicron感染时再次发挥作用，这个问题尚未明确。研究人员分析了健康对照组和感染组中疫苗接种诱导的差异表达基因，发现在健康对照组中，大约1/5的疫苗接种诱导的基因在Omicron感染时也以相同的方向发生了差异表达，具有高度显著的相关性。为了筛选这33个同时上调和下调基因的核心基因，研究人员构建了这些基因的PPI网络，并揭示了排名前15的核心节点基因，其中包括调节单核细胞激活的基因如TREM1、C5AR1和FOSL1，其中TREM1已被证明是通过促进单核细胞活化从而发挥抗微生物感染的关键基因。有趣的是，这些同时上调和下调基因中的大多数（19/33），在外周血PBMC的26种免疫细胞类型中单核细胞中的表达最高。这些结果表明，在健康受试者接种疫苗后，通过预先训练，在Omicron感染后的某些关键单核细胞活化的驱动通路（如TREM1上调）可能会得到再次加强。 此外通过Olink技术系统检测了外周血血浆蛋白的变化，发现与与未接种组或接种2剂疫苗感染组相比，接种3剂疫苗感染组中细胞因子EN-RAGE、OSM和TGF-α水平上升，而CX3CL1水平显著下降。根据其他文献报道，EN-RAGE、OSM和TGF-α是促进单核细胞活化的关键细胞因子，而CX3CL1是促进免疫抑制性M2型巨噬细胞极化的趋化因子。此外，TNFSF14在接种3剂疫苗感染组中显著下降，而TNFSF14作为一种免疫共刺激分子，已被证明在抑制Treg积累和增殖方面发挥关键作用。 最后，研究团队对14个免疫细胞亚群（包括HLA-DRhi-经典单核细胞、非经典单核细胞、pDC、Treg、3群效应记忆CD4+ T细胞、3群naïve CD4+ T细胞、2群naïve-like T细胞、2群NK细胞）、13个基因（包含单核细胞激活和分化相关基因TREM1、ACSL1、CXCL16、PFKFB3、PLAUR、C15orf48、THBS1和NR4A3；Treg功能稳定性相关基因JAG1和LMNA；Treg扩增相关基因CDC20、ZWINT和MCM3）、3个基因集（2个与单核细胞活化相关和1个与Treg功能稳定性相关）、3种血浆蛋白（单核细胞活化相关蛋白OSM和EN-RAGE，Treg增殖相关蛋白TNFSF14）和9个临床参数（白细胞计数、中性粒细胞计数、抗RBD-总抗、抗RBD-IgG抗体、抗RBD-IgM抗体、抗WT或Omicron BA.2.2的中和抗体滴度、Ct值和尿素）进行Spearman聚类分析，所有这些因素在接种3剂疫苗感染组与未接种组或接种2剂疫苗感染组之间存在差异表达。根据它们之间的互相关系数，对这些组合因素（n=42）进行无监督聚类，形成了两个高度负相关的模块：其中较大的一个模块由三个子模块组成，富集了天然免疫激活、T细胞或NK细胞激活和体液免疫；较小的一个模块富集了Treg增殖。具体而言，在天然免疫激活子模块中，OSM、TNFSF14、白细胞和中性粒细胞计数、EN-RAGE、HLA-DRhi-经典单核细胞、非经典单核细胞和pDC之间的相关性更强，而与单核细胞活化和分化以及Treg功能稳定性有关的基因和通路之间的相关性更强。 总的来说，该研究揭示了3次增强剂疫苗的独特特点，即在Omicron感染时通过“训练天然免疫”诱导单核细胞的活化和分化，从而提供保护性免疫。 上海交通大学瑞金医院呼吸与危重症医学科瞿介明教授、瑞金医院上海血液学研究所诸江教授、呼吸与危重症医学科李庆云教授、转化医学国家重大科技基础设施（上海）陈赛娟院士为论文共同通讯作者。转化医学国家重大科技基础设施（上海）副研究员余山河，呼吸与危重症医学科主治医师林莹妮、副主任医师李勇；上海血液研究所博士研究生陈仕俊，呼吸与危重症医学科主治医师周丽娜、技师宋鹤杰为论文的共同第一作者。