猴痘病毒中和抗体保护性相关因素的系统解析：感染与疫苗接种人群的体液免疫特征比较

《Cell Reports Medicine》：Comparative humoral profiles in mpox cases, survivors, and vaccinated individuals reveal correlates of protection against MPXV

本研究针对当前MPXV疫情中保护性抗体反应的关键决定因素尚不明确的问题，系统比较了mpox患者、康复者及历史性VACV疫苗接种者的体液免疫特征。研究发现A29、E8、M1（IMV）和A35、B6（EEV）是MPXV感染和疫苗接种诱导中和抗体的主要靶点，且MPXV免疫血浆的被动转移可显著抑制小鼠体内病毒复制。该研究为优化MPXV疫苗策略和 therapeutics 开发提供了关键依据。

　　

自2022年以来，猴痘（mpox）疫情在全球范围内迅速蔓延，世界卫生组织（WHO）已宣布其为国际关注的突发公共卫生事件。猴痘病毒（MPXV）属于正痘病毒属，该属还包括天花病毒、疫苗病毒（VACV）等。尽管天花疫苗接种可提供一定的交叉保护，但自20世纪70年代停止普遍接种后，人群免疫力逐渐下降，为MPXV的再现创造了条件。然而，既往接种过天花疫苗的个体在当前疫情中仍可能感染MPXV，且不同疫苗株和接种时间间隔导致的保护效果存在差异。因此，明确针对MPXV的保护性抗体反应的决定因素，对于制定有效的疫苗接种策略和公共卫生政策至关重要。

Wang等人发表在《Cell Reports Medicine》上的研究，通过系统比较mpox患者、康复者及历史性VACV疫苗接种者的体液免疫特征，旨在揭示针对MPXV的保护性相关因素。研究人员整合了抗原分辨血清学、中和试验及体内被动转移实验，以期阐明不同暴露史下体液免疫的异同，为未来疫苗设计和治疗策略提供理论依据。

本研究主要采用了以下关键技术方法：1）利用酶联免疫吸附试验（ELISA）对MPXV和VACV主要表面蛋白进行抗原特异性IgG抗体分析；2）通过灶减少中和试验（FRNT）和空斑减少中和试验（PRNT）评估血清对MPXV和VACV的中和活性；3）采用抗体耗竭实验量化不同抗原对中和反应的贡献；4）通过被动转移MPXV免疫血浆至BALB/c小鼠，评估其对抗MPXV攻击的保护效果；5）使用数字PCR（dPCR）定量小鼠肺组织病毒载量。人血浆样本来源于广州市疾控中心确诊的MPXV感染者、康复者以及按年龄分层的健康对照（包括有和无VACV接种史者）。

参与者 enrolled in the study

研究共纳入32例急性MPXV感染者的血浆样本（年龄18-45岁），其中87.5%为42岁以下且无天花疫苗接种史。另收集23例感染后6-9个月的康复者血浆。所有患者均为轻症，且未进行纵向采样。同时，选取146名健康个体，包括31名1982年后出生的未接种者作为阴性对照，115名1981年前出生、推定有VACV接种史者，并按年龄分为5个亚组（43-52、53-62、63-72、73-82、83-92岁）。参与者 demographic 信息详见表1。

A35、M1、B6和H3蛋白在患者和康复者中被MPXV特异性抗体优先识别

通过建立针对12种主要表面蛋白（MPXV: A29, A35, M1, B6, E8, H3; VACV: A27, A33, L1, B5, D8, H3）的ELISA，发现未接种对照、历史VACV接种者、急性mpox病例和康复者之间存在不同的IgG谱。急性感染时，对A35、M1、B6和H3的血清转化率在发病后4-10天达到62%-93%，康复期增至82%-100%。而针对MPXV E8的血清转化率显著较低（34%-39%），表明仅部分蛋白在早期抗体反应中贡献显著。基于A35、M1、B6和H3的ELISA显示出优异的诊断敏感性，可在多数病例和康复者中检测到MPXV特异性抗体。VACV接种者和MPXV患者的血浆对VACV和MPXV主要表面蛋白均表现出高度交叉反应性，这与二者主要表面蛋白氨基酸同源性达93.64%-98.8%相符（图1G）。与MPXV血清谱不同，VACV A33和B5蛋白在接种个体中被优先识别（图S1）。相关性分析显示，针对MPXV蛋白（A29, A35, B6, E8, M1, H3）的IgG反应相互之间存在中度至强相关性（图S2A）。结合滴度与其中和活性在接种者和患者中也显著相关，凸显了正痘病毒属内广泛的交叉反应性。

预先存在的体液免疫不影响mpox病例中MPXV特异性抗体反应的诱导

比较有和无VACV接种史的MPXV感染者的IgG反应，发现预先存在的VACV抗体并未显著影响MPXV结合抗体和中和抗体的血清阳性率（图S3）。但由于参与者数量有限，仍需更大队列进一步验证既往正痘病毒暴露相关的免疫记忆效应。

年龄和性别对VACV和MPXV特异性抗体反应的影响

在历史VACV接种者中，观察到VACV特异性IgG曲线下面积（AUC）值与年龄之间存在中度相关性。按10岁间隔分组比较，某些年龄组间结合抗体滴度存在显著差异。年长者通常对VACV和MPXV的IgG抗体水平更高，可能反映了多次历史天花疫苗接种或相关正痘病毒重复暴露的累积效应。年轻人抗体滴度较低，可能由于对正痘病毒的暴露有限或缺乏。性别比较分析显示，特异性IgG抗体水平与性别无一致关联，VACV接种个体的结合抗体与性别无相关性（图S5）。

mpox病例和VACV接种者中对正痘病毒的中和抗体反应率高但滴度低

通过FRNT定量检测针对VACV和MPXV的中和抗体（nAbs）。未接种者基线中和水平低于临界阈值。VACV接种者血浆对MPXV和VACV的中和滴度高于未接种对照，凸显了历史接种对体液免疫的影响。康复者均显示阳性中和反应，且针对MPXV的nAb滴度一致较高，表明自然感染后可诱导强大的抗体介导免疫。添加补体可提高应答者检出率并增强中和滴度。在VACV接种者中，补体存在下MPXV中和滴度中位数从18.98升至29.8。直接比较VACV和MPXV nAb滴度显示二者存在显著正相关（图3E）。在历史接种者中，1950年前出生者针对MPXV和VACV的nAb滴度更高（图3F）。年龄与正痘病毒中和滴度呈中度相关（MPXV: r=0.411, p<0.0001; VACV: r=0.2048, p=0.0281）（图3G）。

通过PCA揭示不同正痘病毒暴露史下的免疫谱和中和抗原相关性

主成分分析（PCA）应用于针对MPXV和VACV抗原的抗体结合和中和滴度，以可视化未接种者、VACV接种者、MPXV感染患者和康复者免疫谱的变异模式。未接种者免疫谱高度相似，在PCA空间中聚集紧密。VACV接种者表现出更异质的模式，与未接种组可区分，但与未接种组和mpox病例部分重叠。mpox病例和康复者在PCA图中占据独特区域，与未接种和接种组均不同，但与VACV接种组存在部分重叠（图4A）。PCA双标图显示，A35和M1靶向抗体以及MPXV FRNT₅₀值对区分mpox病例和康复者组贡献最大。而VACV H3与VACV接种组的谱图关联最强（图4B）。此外，在不同免疫背景个体中，结合抗体反应与nAb反应之间存在强且显著的相关性。在评估的抗原中，A35与血清中和活性的相关性最强，其次是B6和E8/H3（图4C, D）。

针对多种MPXV和VACV抗原的中和抗体反应定量

通过系统性抗体耗竭实验剖析针对正痘病毒表面蛋白的nAb反应的抗原特异性。评估四种表面抗原H3、E8、M1和A29对细胞内成熟病毒（IMV）中和反应的贡献。热图显示抗原特异性耗竭后IMV中和活性降低的百分比，揭示了mpox感染者和VACV接种者抗原靶向存在显著的个体间变异。值得注意的是，靶向A29、E8和M1的抗体是IMV中和的主要贡献者。其中A29效应最显著，其次是M1和E8，表明其在介导IMV特异性中和中占主导地位（图5A, B）。随后检测针对细胞外囊膜病毒（EEV）的nAb反应，重点关注两个关键表面抗原B6和A35。首先确定针对EEV的中和滴度（图5C），然后进行抗原特异性抗体耗竭以评估各抗原的相对贡献。耗竭B6或A35特异性抗体均导致中和滴度显著降低，表明靶向这两种抗原的抗体在介导EEV中和中均发挥重要作用（图5D, E）。进一步评估三种VACV表面抗原H3、L1和A27对VACV特异性中和的相对贡献，发现L1在mpox患者和既往VACV接种者中均能引发强大且持久的抗VACV nAb反应（图S8）。VACV接种史个体中观察到不同的反应模式，提示该队列内抗原特异性免疫存在异质性。

正痘病毒免疫血浆降低MPXV感染BALB/c小鼠的病毒复制

为研究正痘病毒免疫血浆是否能对抗同源MPXV感染，在BALB/c小鼠中进行过继转移实验。受体动物在血浆转移后4小时用活MPXV clade IIb攻击（图6A）。对于肺病毒载量定量和相关分析，将个体供体的血浆单独给予单只小鼠（一对一），以保留个体间变异性。接受杜尔贝科磷酸盐缓冲盐水（DPBS）或未接种个体（<42岁）血浆的小鼠未显示保护作用，而转移mpox患者或康复者血浆可显著降低感染后4天（dpi）的肺病毒滴度（图6B），证明自然感染诱导的抗体可在体内限制病毒复制。此外，体外测量的nAb水平与保护效果相关：供体血浆的FRNT₅₀滴度与受体肺内病毒载量呈负相关（图6C），证实了nAbs对病毒清除的功能相关性。为进行体重监测、存活分析和组织病理学检查（图6D-F），将同一组内供体的血浆在转移前混合（表S2），以确保可重复性并最小化变异性。接受mpox患者或康复者混合血浆的小鼠与DPBS对照组相比，体重减轻显著减少，存活率提高（图6D, E）。组织病理学检查进一步显示，转移康复期血浆可减轻感染后4天肺组织损伤（图6F）。这些发现表明，MPXV感染诱导的抗体可赋予体内保护作用，凸显了其作为抗MPXV保护性相关因素的潜在作用。

研究结论与讨论

本研究通过整合抗原分辨血清学、中和试验及体内功能验证，系统描绘了不同正痘病毒暴露史（历史VACV接种、急性感染、康复期）下针对MPXV的体液免疫特征。尽管感染或历史接种后nAbs血清阳性率高，但绝对滴度普遍较低，这与第三代疫苗MVA-BN（JYNNEOS/IMVANEX）对MPXV交叉中和作用有限的报道一致。抗原水平分析表明，IMV（A29、M1、E8）和EEV（A35、B6）表面蛋白是形成功能性体液免疫的主要靶点。人群因素如年龄（与抗体滴度正相关）也调节抗体水平，而性别影响不显著。重要的是，预先存在的VACV免疫力并未削弱急性感染者MPXV特异性反应的诱导。抗体耗竭图谱定量了抗原对中和的贡献，显示A29对IMV中和影响最大，而A35和B6对EEV中和均至关重要。功能上，MPXV免疫血浆的被动转移可在小鼠模型中减轻肺病毒负荷并改善疾病，直接将体外中和活性与体内病毒控制联系起来。

该研究的意义在于：首先，提供了感染和疫苗接种背景下 spanning IMV 和 EEV 的 MPXV nAb 靶点的头对头、抗原分辨图谱；其次，将人群变量与功能读数整合，以细化超越总IgG的保护相关性；第三，通过体内血浆转移功能验证了人抗体库，有助于桥接体外中和与体内结局。这些发现为优化MPXV疫苗策略（如多价疫苗设计）和治疗性抗体开发提供了关键依据。未来的研究需要关注不同病毒分支、疫苗平台、疾病严重程度分层以及结合细胞和粘膜免疫读数，以更全面地定义保护阈值和机制。