新冠 mRNA 疫苗接种后 IgG4 对 Fc 效应功能的双重影响揭秘

为探究新冠 mRNA 疫苗接种后 IgG4 对 Fc 介导反应的影响，墨尔本大学研究人员开展研究，发现 IgG4 对 Fc 功能影响取决于多种因素，这对理解疫苗免疫机制有重要意义。

　　

在新冠疫情这场全球公共卫生危机中，新冠疫苗成为人们抗击病毒的有力武器。新冠 mRNA 疫苗接种后，人体会产生大量针对新冠病毒刺突蛋白（spike）的抗体，这些抗体在抵御病毒入侵方面发挥着关键作用。其中，通过结晶片段（Fc）区域协调先天免疫反应的机制备受关注，抗体依赖细胞毒性（ADCC）和抗体依赖细胞吞噬作用（ADCP）等 Fc 效应功能，对清除被病毒感染的细胞至关重要。然而，随着研究的深入，人们发现多次接种 mRNA 疫苗后，刺突特异性免疫球蛋白 G4（IgG4）的滴度会升高，这一现象引发了诸多疑问。此前的研究虽然表明 IgG4 水平升高与 Fcγ 受体（FcγR）结合能力下降有关，但对于其在 ADCC 反应、FcγR 结合以及对新冠病毒变异株的 Fc 介导反应等方面的影响，仍缺乏深入的机制研究。为了解开这些谜团，墨尔本大学的研究人员开展了一系列研究，相关成果对于深入理解新冠疫苗的免疫机制、评估疫苗效果以及指导疫苗接种策略具有重要意义。

研究人员为了探究上述问题，采用了多种技术方法。他们收集了接种 BNT162b2（Pfizer - BioNTech）疫苗第二剂和第三剂后 13 - 42 天的血浆样本，样本来源于新冠病毒未感染个体。通过定制的 Luminex 多重检测法，对血浆中的 SARS-CoV-2 抗原特异性 IgG 亚类进行检测；利用生物膜层干涉技术（BLI）测量单克隆抗体（mAbs）与 SARS-CoV-2 受体结合域（RBD）及人类 FcγR 的结合情况；运用 IgG4 加样实验、IgG4 耗竭实验和（Fab′)₂加样实验，分别模拟 IgG4 水平变化，探究其对 Fc 效应功能的影响；采用基于珠的 THP - 1 ADCP 实验和基于荧光素酶的 ADCC 实验，检测 ADCP 和 ADCC 活性；借助生物信息学模型，从理论层面分析 IgG4 与其他因素的相互作用对 FcγR 免疫复合物形成的影响。

下面来看具体的研究结果：

• 多次接种后 IgG4 增加与 FcγR 结合能力负相关：研究人员对比接种第二剂和第三剂 mRNA 疫苗后的血浆样本发现，第三剂接种后，刺突特异性 IgG4 显著增加，同时 IgG1 有小幅度增加，IgG3 则适度下降。进一步研究发现，IgG4 滴度与 FcγR 结合呈负相关，这表明 IgG4 可能会对 FcγR 介导的功能产生影响。
• IgG4 抑制 ADCC 呈剂量依赖性：研究人员制备了包含三种针对 SARS-CoV-2 的 IgG4 单克隆抗体鸡尾酒，通过向接种第二剂 mRNA 疫苗的血浆样本中添加该鸡尾酒进行实验。结果显示，高浓度的 IgG4（0.2 nM）显著降低了 FcγRIIIa - 158 V/F 的结合，同时也降低了 ADCC 活性；而低浓度（0.05 nM）时，对结合和 ADCC 的影响不明显。这说明过量的 IgG4 会抑制 FcγRIIIa 结合和 ADCC，且这种抑制作用与 IgG4 的浓度有关。
• 总 SARS-CoV-2 滴度低时，升高的 IgG4 滴度可增强 ADCP：在向接种第二剂 mRNA 疫苗的血浆样本中添加 IgG4 鸡尾酒进行 ADCP 实验时，研究人员发现，67% 的疫苗接种者 ADCP 得到改善。进一步研究表明，当总 SARS-CoV-2 IgG 滴度较低时，IgG4 与其他亚类协同作用，增加了抗原结合抗体的总量，从而增强了 ADCP；而当滴度较高时，IgG4 会与其他亚类竞争抗原和 / 或 FcγR 结合位点，导致 ADCP 降低。此外，研究人员还发现，IgG4 添加会使总 SARS-CoV-2 IgG 滴度低的个体，其 FcγRI 和 FcγRIIaR 结合增加，而在高滴度个体中，结合变化则因 FcγRIIa 的多态性和 IgG4 浓度而异。
• 生物信息学模型证实 IgG4 在不同 IgG1 滴度下对 FcγRIIa 结合的双重作用：研究人员运用生物信息学模型，模拟不同 IgG1 和 IgG4 浓度下 FcγRIIa 免疫复合物的形成。结果表明，在较低的 IgG1 浓度下，添加低至中等水平的 IgG4 会增加 FcγRIIa 免疫复合物的形成；而高浓度的 IgG4，即使在较低的 IgG1 浓度下，也会导致 FcγRIIa 免疫复合物形成减少。这从理论上证实了 IgG4 在不同 IgG1 水平下对 ADCP 具有增强或抑制的双重作用。
• IgG4 耗竭证实其竞争抗原结合及对 FcγRIIIa 结合的影响：研究人员从部分接种第三剂疫苗的血浆中耗竭 IgG4 后发现，IgG4 耗竭使其他 IgG 亚类能够更多地结合抗原，导致刺突结合的 IgG1 和 IgG3 显著增加，这证实了多克隆刺突特异性 IgG4 能够与 IgG1 和 IgG3 竞争抗原结合。此外，IgG4 耗竭后，高滴度组的 FcγRIIIa 结合显著增加，低滴度组也有增加趋势，这进一步证实了升高的 IgG4 会抑制 FcγRIIIa 结合。
• (Fab′)₂加样证实竞争抗原结合对 FcγR 介导反应的影响：通过用 IgG4 mAbs 的 (Fab′)₂片段进行加样实验，研究人员发现，(Fab′)₂加样会降低 IgG1 和 IgG3 的刺突结合，高浓度的 (Fab′)₂加样显著降低了 FcγRIIa 和 FcγRIIIa 的结合。这证实了竞争抗原结合会降低 FcγR 的结合，且 IgG4 的 Fc 区域对观察到的 FcγRIIa 结合增加起到驱动作用。
• IgG4 添加改善针对 SARS-CoV-2 变异株的 FcγRIIa 免疫复合物形成：研究人员针对 Delta 和 Omicron BA.2 变异株进行研究，发现变异株特异性 IgG1 - IgG4 滴度低于针对原始毒株的滴度。在添加 IgG4 后，低浓度 IgG4 在低变异株特异性 IgG 滴度个体中，增强了 Delta 和 BA.2 变异株的 FcγRIIa 结合；高浓度 IgG4 则显著降低了变异株的刺突结合，但同时增加了 FcγRI 结合并降低了 FcγRIIIa 结合。这表明升高的 IgG4 在针对变异株时，同样在低总 IgG 滴度下具有增强 FcγRIIa 介导效应功能的潜力。

综合上述研究结果，研究人员发现多次接种新冠 mRNA 疫苗后升高的刺突特异性 IgG4，在高刺突特异性 IgG 滴度时，会与其他抗体竞争抗原和 / 或 FcγR 结合，导致 Fc 效应反应降低；而在低刺突特异性 IgG 滴度时，IgG4 能与其他亚类协同增强 FcγRI 和 FcγRIIa 介导的效应功能。这一发现表明，在抗体滴度较低的情况下，如免疫功能低下个体或在黏膜等部位，升高的刺突特异性 IgG4 可能具有优势；对于新冠病毒变异株，由于疫苗诱导的交叉反应性抗体免疫较低，升高的 IgG4 滴度也可能有益。然而，目前对于 ADCC 和 ADCP 在人类抵抗新冠病毒中的相对重要性尚不清楚，不同种族人群中 FcγRIIa 多态性的差异，可能导致不同人群对升高的 IgG4 的反应不同。此外，研究中还存在一些局限性，如 IgG4 单克隆抗体加样实验可能高估了多克隆 IgG4 的抗原亲和力，实验所用单克隆抗体靶向的表位有限等。尽管如此，该研究揭示了 IgG4 在介导针对 SARS-CoV-2 的 Fc 效应功能中的复杂作用，强调了多种因素在调节 Fc 效应功能中的相互关联，为后续研究 IgG4 对新冠的临床影响以及综合考虑多种因素优化疫苗接种策略等提供了重要的理论依据。