美国人群中预先存在的交叉免疫对高致病性禽流感2.3.4.4b A(H5N1)病毒的作用及机制研究

《Nature Communications》：Pre-existing cross-reactive immunity to highly pathogenic avian influenza 2.3.4.4b A(H5N1) virus in the United States

本研究针对当前高致病性禽流感2.3.4.4b A(H5N1)病毒在美国家畜和人群中暴发的公共卫生威胁，通过系统评估723名参与者（1794份血清）的抗体应答，揭示人群对A(H5N1)血凝素（HA）头部的中和抗体水平较低，但存在显著的交叉反应性N1神经氨酸酶（NA）抗体和群1HA茎部抗体。研究首次发现季节性A(H1N1)pdm09感染和疫苗接种可诱导功能性NA抑制（NAI）抗体，且储备的2.3.4.4c疫苗能有效中和2.3.4.4b病毒，为流感大流行风险评估和疫苗策略提供了关键依据。

　　

2024年初，高致病性禽流感（HPAI）2.3.4.4b A(H5N1)病毒在美国奶牛和家禽中引发了一场前所未有的疫情，并多次溢出感染人类。截至2025年9月，美国已报告70例人感染病例，其中多数与接触受感染牲畜相关。与以往全球报道的A(H5N1)感染高死亡率（约50%）不同，美国本轮疫情中大多数患者症状轻微，这引发了科学界对人群是否存在预存交叉免疫的猜测。群体免疫是流感大流行风险评估的关键参数，但此前对A(H5N1)的免疫研究多集中于血凝素（HA）头部抗体，而对神经氨酸酶（NA）和HA茎部等潜在保护性靶点的认知尚不充分。

为解答这一问题，美国疾病控制与预防中心（CDC）等机构的研究团队在《Nature Communications》上发表了最新成果。他们系统评估了2021–2024年间从美国多个地区采集的1794份血清样本，全面分析了人群对2.3.4.4b A(H5N1)病毒的预存免疫力，并探索了季节性流感暴露（感染或疫苗接种）对交叉免疫的诱导作用。

研究主要采用了以下关键技术方法：

1. 1.
   多谱系流感抗体检测技术（MIADA）：通过耦合HA头部、HA茎部、NA等抗原的微球悬浮芯片，高通量检测血清中特异性抗体水平。
2. 2.
   微量中和试验（MN）：评估血清对野生型A(H5N1)病毒的中和能力。
3. 3.
   血凝抑制试验（HI）：辅助验证血清对病毒HA的抑制效价。
4. 4.
   酶联凝集素试验（ELLA）：利用H6Nx反向遗传病毒（匹配目标NA）检测功能性NA抑制（NAI）抗体。
5. 5.
   血清队列设计：包括纵向人群免疫力研究（2021–2023年，489人）、2023–2024年季节性流感感染（A(H1N1)pdm09和A(H3N2)）和疫苗接种（儿科、成人、老年组）配对血清，以及接种2.3.4.4c A(H5N8)储备疫苗的成人血清。

低水平的2.3.4.4b A(H5N1)病毒HA头部抗体在美国人群中的流行情况

通过MIADA检测发现，2021–2023年采集的1467份血清对季节性A(H1N1)pdm09病毒（如A/Wisconsin/588/2019）的HA头部抗体水平普遍较高，但对2.3.4.4b A(H5N1)病毒（A/American wigeon/South Carolina/22-000345-001/2021）的HA头部结合抗体极低（MFI多低于1000）。

进一步对12份高MFI样本进行MN和HI验证，所有血清对野生型2.3.4.4b A(H5N1)病毒的中和效价均<10，证实人群中无A(H5N1)血清阳性感染证据。

接种MF59或AS03佐剂的A/gyrfalcon/Washington/410886/2014 H5N8疫苗可诱导对新型2.3.4.4b HPAI A(H5N1)病毒的交叉中和及结合抗体反应

储备的2.3.4.4c A(H5N8)疫苗（A/gyrfalcon/WA/410886/2014）接种后，74份血清中有57%对2.3.4.4b A(H5N1) AW/2021病毒的中和抗体效价≥40。

中和效价与HA头部结合抗体水平显著相关（r=0.8908），表明该储备疫苗具有交叉保护潜力。

季节性流感病毒感染和疫苗接种未诱导对2.3.4.4b病毒的中和抗体或对2.3.4.4b A(H5N1)病毒HA头部的结合抗体

2023–24年季节性A(H1N1)pdm09或A(H3N2)感染后，恢复期血清对同型季节性病毒的中和抗体显著上升，但对A(H5N1)病毒仍无中和活性（MN<10）。

同样，季节性疫苗接种也未显著提升对A(H5N1) HA头部的结合抗体。

美国人群中存在来自既往季节性A(H1N1)pdm09病毒暴露的预存功能性NAI抗体和针对2.3.4.4b A(H5N1)病毒N1神经氨酸酶的结合抗体

2023–24年血清显示，18岁以上人群对2.3.4.4b A(H5N1)病毒N1 NA的结合抗体水平较高，且随年龄增长而升高。

A(H1N1)pdm09感染可显著提升对A(H5N1) N1的结合抗体（p<0.05），而A(H3N2)感染无此效应。

功能性NAI抗体检测进一步证实，A(H1N1)pdm09感染和季节性疫苗接种均能诱导对A(H5N1) N1的交叉抑制抗体。

美国人群中群1HA茎部抗体的流行情况及季节性流感疫苗接种和感染对抗体的影响

群1HA茎部（基于A/Michigan/15/2015 H1N1）抗体水平随年龄增长而升高，反映既往群1病毒（如A(H1N1)）暴露的累积。

成人接种IIV4或感染A(H1N1)pdm09后，群1HA茎部抗体显著上升，且感染诱导的增幅更高（平均倍数变化：感染2.8倍 vs. 疫苗接种1.9倍）。

结论与讨论

本研究首次系统揭示了美国人群对2.3.4.4b A(H5N1)病毒的预存免疫特征：虽然针对HA头部的中和抗体匮乏，但存在广泛的交叉反应性N1 NA抗体和群1HA茎部抗体。这些免疫应答主要源于既往A(H1N1)pdm09（同属群1）病毒暴露，而非A(H3N2)（群2）。季节性流感疫苗接种虽不能预防A(H5N1)感染，但可诱导功能性NAI抗体和HA茎部抗体，可能通过抑制病毒释放和抗体依赖性细胞毒性（ADCC）等机制减轻疾病严重程度。序列分析显示，A(H5N1)与A(H1N1)pdm09的HA头部同源性仅53%，而N1同源性达86–88%，且关键抗原位点保守，这解释了NA抗体的高度交叉反应性。

此外，研究证实国家预存疫苗库中的2.3.4.4c A(H5N8)疫苗能有效中和2.3.4.4b病毒，为大规模疫苗接种策略提供了依据。研究者还建立了高通量MIADA联合MN的血清学筛查方案，可用于疫情中感染规模的快速评估。

尽管细胞免疫等机制未在本研究中涉及，但上述发现深化了对流感交叉保护机制的理解，为A(H5N1)大流行风险评估、疫苗优化及临床防控提供了关键科学依据。持续监测病毒演变和人群免疫动态，仍是未来大流行防范的核心任务。