研究人员发现基于mRNA的新冠疫苗对先天免疫系统有持久影响。这些机制可能帮助人体更好地保护自己免受潜在未来的感染。
科隆大学和科隆大学医院的研究人员在他们的研究中表明，新的基于mRNA的新冠疫苗不仅引发抗体生产等获得性免疫反应，还会导致先天免疫细胞中的持久表观遗传变化。该研究《单核细胞来源的巨噬细胞中SARS-CoV-2 mRNA疫苗的持久表观遗传记忆》由科隆大学医院传染病学部门负责人、科隆分子医学中心（CMMC）首席研究员Jan Rybniker教授博士和CMMC首席研究员Robert Hänsel-Hertsch博士领导，发表在《分子系统生物学》上。
免疫系统包括两种免疫策略：先天免疫和获得性免疫（适应性免疫）。先天免疫系统提供了对病原体的普遍保护并且必须迅速反应。获得性免疫系统则会对新的病原体进行适应，对于特定反应高度专一。这两个系统紧密协作。根据研究小组的说法，他们现在观察到的变化是由DNA上的表观遗传标记引起的。表观遗传意味着组蛋白——作为DNA绕行的线圈的蛋白质——可逆地被乙酰化。乙酰化是一种化学修饰，可以像插头一样被放置在这个线圈上并移除，从而在不改变DNA序列的情况下导致基因表达的变化。因此，接种mRNA疫苗可能导致针对未来与不特定的病原体的接触产生增强的免疫反应。“我们的发现表明，mRNA疫苗诱导了先天免疫细胞的表观遗传‘训练’，使得持续的免疫反应成为可能，”研究的第一作者Alexander Simonis博士说。这些表观遗传变化可能为持久的先天免疫提供基础，从而扩展获得性免疫的保护机制。这现在可以根据这些研究结果在更大规模的临床试验中进行测试。
研究人员分析了单核细胞——一种在人类中可以分化为巨噬细胞的白血球——在六个不同时间点接种疫苗参与者的血液样本。巨噬细胞是先天免疫系统的经典细胞，对于病原体的快速检测和消化至关重要。他们发现基于mRNA的新冠疫苗通过乙酰化导致了显著而持久的变化，即与这些单核细胞特定的免疫相关基因结合的化学基团。
此外，研究结果显示这些表观遗传变化在接种疫苗后持续了六个月，表明疫苗训练了免疫系统的“长期记忆”。由于人类单核细胞在体内仅循环大约三天，研究人员假设单核细胞前体在骨髓中也携带表观遗传标记。
然而，单次mRNA疫苗接种不足以强效诱导这些标记。“需要两次连续接种或一次加强疫苗接种，才能实现这些持久的表观遗传变化，这突显了多次接种以维持长期免疫反应的必要性，”Jan Rybniker说。
观察到的表观遗传变化导致促炎基因的‘阅读’增加，这又导致产生信使物质，即所谓的细胞因子，可以激活众多免疫细胞，从而增强它们对抗病原体的能力。“由于这是一种先天免疫系统的激活，针对多种病原体以相对广泛和非特定的方式，因此mRNA疫苗接种也可能在一定时间内提供对其他病毒和细菌的保护，”第一作者Sebastian Theobald博士解释说。
“这些发现表明，巨噬细胞中的组蛋白修饰不仅激活免疫反应相关基因，而且这些基因还形成鸟嘌呤四链DNA结构，这可能对持久免疫至关重要，”专家Robert Hänsel-Hertsch博士说，他在表观遗传学领域颇有造诣。
这些发现对未来疫苗策略的发展具有深远的影响，不仅针对新冠病毒，还针对其他传染病。
该研究是在CMMC内一个研究项目框架下进行的，旨在破译疫苗接种中的先天免疫，并且是由联邦教育和研究部资助的大学医学网络（NUM）的COVIM——合作免疫平台。
