预存免疫

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预存免疫(Pre-existing Immunity, PEI),是指机体在接受某种免疫治疗(如疫苗接种基因治疗)之前,体内就已经存在的针对该治疗载体(Vector)或抗原的特异性免疫反应。这种免疫力通常源于既往的自然感染(如感染过腺病毒导致感冒)或以前的疫苗接种。PEI 是病毒载体疫苗(如 Ad5 载体)和溶瘤病毒疗法面临的最大挑战。体内的中和抗体 (NAbs) 会在载体进入靶细胞之前将其“拦截”并清除,从而大幅降低疫苗的免疫原性或基因药物的转导效率。为了克服 PEI,科学家开发了黑猩猩腺病毒 (ChAd) 载体、mRNA疫苗(无载体免疫问题)等替代策略。

PEI
预存免疫 (点击展开)
                   [Image:Neutralizing_antibody_blocking_vector.png|100px|中和抗体阻断载体示意图]
核心介质 中和抗体 (NAbs), T细胞
主要来源 自然感染 (如感冒)
受影响药物 腺病毒载体, AAV, HSV
高发载体 Ad5 (人群阳性率>70%)
规避载体 Ad26, ChAd (黑猩猩)
替代技术 LNP-mRNA, 电转染
临床后果 疫苗无效, 无法重复给药

阻断机制:被击落的特洛伊木马

PEI 对病毒载体疗法的影响是毁灭性的,主要通过体液免疫细胞免疫两道防线进行阻断:

  • 中和抗体屏障 (The Humoral Wall):
    这是最主要的原因。如果患者曾经感染过同血清型的病毒(如 Ad5),体内会存在针对病毒衣壳蛋白(如 HexonFiber)的循环 IgG 抗体。这些抗体会在载体进入靶细胞之前包裹病毒,阻断其与细胞表面受体(如 CAR)的结合,随后通过补体系统或巨噬细胞将其清除。结果是载体无法将“货物”(基因)送入细胞核。
  • 细胞毒性清除 (The Cellular Elimination):
    即使载体侥幸进入细胞并开始表达,体内的记忆性 CD8+ T细胞 也能识别病毒衣壳肽段。它们会迅速杀伤那些被转导的细胞(“工厂”被炸毁),导致治疗性蛋白或抗原的表达时间极短,无法产生足够的疗效。
   [Image:PEI_mechanism_neutralization.png|100px|中和抗体拦截腺病毒载体]
应用场景 遇到的 PEI 问题 解决方案 / 现状
COVID-19疫苗 使用 Ad5 载体(如康希诺)。Ad5 是常见感冒病毒,发展中国家成年人阳性率 >80%,导致疫苗效力减弱。 改用罕见血清型 Ad26 (强生) 或动物源性 ChAd (阿斯利康)。或者增加接种剂量。
基因治疗 使用 AAV (腺相关病毒)。约 30-60% 人群有预存 AAV 抗体。一旦抗体滴度 > 1:5,治疗可能完全无效。 严格筛查:抗体阳性者排除入组。血浆置换:治疗前滤除抗体。或使用“空衣壳”作为诱饵。
溶瘤病毒 静脉给药时,病毒在血液中被中和,无法到达肿瘤。 瘤内注射 (IT):直接绕过血液屏障。或使用细胞作为载体(Cell-mediated delivery)。
重复给药 第一次给药后,机体产生了极高滴度的抗载体抗体 ("Prime" 效应)。 异源加强 (Mix & Match):第一针打腺病毒,第二针打 mRNA 或重组蛋白。无法使用同种载体进行“加强针”。

突围之道:寻找免疫系统的盲区

换个“马甲”或换条路

为了绕过 PEI,科学家们开发了多种策略:

  • 动物源载体:黑猩猩腺病毒 (ChAdOx1)。人类自然界中不感染这种病毒,因此体内没有预存抗体。这是阿斯利康疫苗成功的关键。
  • 罕见血清型: 使用 Ad26Ad35,这些亚型在人群中的感染率远低于 Ad5。
  • 非病毒载体: 彻底抛弃病毒外壳,使用 脂质纳米颗粒 (LNP) 包裹 mRNA。LNP 在人体内几乎没有免疫原性,可反复给药。
  • 衣壳修饰: 通过基因工程突变病毒衣壳上的关键中和位点(Epitope shielding),以此“隐身”。
       学术参考文献与权威点评
       

[1] Zhu FC, Li YH, Guan XH, et al. (2020). Safety, tolerability, and immunogenicity of a recombinant adenovirus type-5 vectored COVID-19 vaccine: a dose-escalation, open-label, non-randomised, first-in-human trial. The Lancet. 2020;395(10240):1845-1854.
[学术点评]:Ad5 的困境。该研究坦诚地数据展示了预存 Ad5 中和抗体滴度高的受试者,其疫苗诱导的抗体和 T 细胞反应显著减弱,强调了 PEI 是 Ad5 载体的主要限制因素。

[2] Ewer KJ, Barrett JR, Belij-Rammerstorfer S, et al. (2021). T cell and antibody responses induced by a single dose of ChAdOx1 nCoV-19 (AZD1222) vaccine in a phase 1/2 clinical trial. Nature Medicine. 2021;27(2):270-278.
[学术点评]:ChAd 的优势。证明了使用非人灵长类腺病毒载体(ChAd)可以有效规避人体的预存免疫,从而在单次接种后诱导强劲的免疫应答。

[3] Naldini L. (2015). Gene therapy returns to centre stage. Nature. 2015;526(7573):351-360.
[学术点评]:基因治疗综述。讨论了 AAV 和 慢病毒载体在临床应用中的免疫学障碍,指出克服 PEI 是基因治疗从罕见病走向常见病的关键门槛。

           预存免疫 (PEI) · 知识图谱
产生原因 自然感染 (感冒) • 疫苗接种 (初免) • 交叉反应
受害载体 Ad5 (重灾区) • AAV2HSV
应对策略 ChAd (换载体) • LNP (非病毒) • 异源加强 (混打)
相关领域 病毒载体疫苗基因治疗溶瘤病毒