一项新研究显示，个人之间抗体免疫的差异在塑造流感（流感）病毒在一个人群中占主导地位方面发挥了关键作用。
一项新研究表明，个人间抗体免疫的差异在塑造流感（流感）病毒在一个人群中占主导地位方面发挥了关键作用。
这项研究今天以经过审查的预印本形式在eLife上发表，使用基于高通量测序的分析方法量化儿童和成人对流行的H3N2流感株的抗体免疫程度。编辑们将此描述为一项重要研究，推进了我们对人群免疫的理解，并表示证据的强度令人信服。该研究将引起免疫学家、病毒学家、疫苗开发者以及从事传染病数学建模的研究人员的兴趣。
流感病毒累积突变，帮助它们逃避免疫系统在之前的感染或疫苗接种后产生的抗体。这一过程意味着人们在一生中可以多次感染流感，疫苗必须定期更新才能保持有效。人类对流感的免疫反应受到多种因素的影响，包括个体之前遭遇的病毒株。
“在一组人中感染和疫苗接种历史的差异意味着，对特定流感变异株的人群免疫程度高度多样化，”共同首席作者卡罗琳·基卡瓦（Caroline Kikawa）说，她是美国华盛顿大学基因组科学系的MD/PhD学生，也是弗雷德·哈钦森癌症中心基础科学与计算生物学项目的成员。“理解群体间抗体的这种多样性如何影响新流感病毒株的进化成功一直是一个挑战，部分原因是常规方法量化抗体水平的速度太慢，只能一次评估少量样本。”基卡瓦与安德烈·洛斯（Andrea Loes）合作，该研究的高级作者是杰西·布鲁姆（Jesse Bloom），弗雷德·哈钦森癌症中心基础科学与计算生物学项目的实验室经理。
为了应对这一挑战，基卡瓦、洛斯及其同事开发了一种高通量中和测定法，以测量个体血清样本——含有抗体的血液成分——能够多好地阻止一组不同流感病毒的感染。高通量是指该分析方法能同时处理大量数据的能力。
研究小组生产了表达2023年流行流感病毒和近期疫苗株的78种不同血凝素（HA）蛋白的病毒，并用独特的基因“条形码”为每种病毒标记。HA蛋白是抗体识别的病毒部分，可以迅速改变以逃避免疫反应。研究团队将这些病毒与血清混合，并使用一种称为Illumina测序的技术量化每种病毒被中和的程度。
通过这一方法，研究人员使用从美国收集的150个儿童和成人血清样本测量了78种流感变异株的中和效价——衡量中和病毒所需血清量的指标。总体而言，他们生成了超过11,000个个别效价测量，为2023–2024流感季节开始时的人群免疫提供了详细快照。
结果显示个体间的中和反应存在广泛差异。例如，从儿童中收集的一些血清强烈中和了几乎所有测试的流感株，而其他样本的反应则明显较弱。成年人通常表现出更一致的免疫反应，但仍然个体之间存在相当大的差异。总体而言，在一个儿童子集中观察到最高的中和反应比例，这与对生命早期几十年内接触的株的抗体响应最高的观点一致。这也可能是因为儿童更容易感染流感，因此更可能具有近期的免疫增强。这些发现突显了对流感的免疫具有高度个性化特点。
为了评估这种差异如何影响病毒进化，研究人员比较了中和效价与2023年流感季节期间每个病毒株的生长速率。他们使用一种称为多项逻辑回归的统计模型来分析每个株在群体中的频率随时间的变化，并将其与对于每个株具有低中和效价的血清样本的比例进行比较。
他们发现，成功传播的株是那些在较大比例的血清中逃避中和的株。具体而言，当高百分比的个体的效价低于阈值时，这些株更可能增加其频率，表示对该株的免疫力较弱。这表明，大规模的基于测序的中和测定法能够帮助我们理解流感病毒的进化。
这种关系在使用个别血清测量中和时成立，但在将血清混合时则不成立。在某些病毒监测系统中，使用混合血清样本来估算人群免疫。然而，这一发现表明，混合测量可能无法捕捉到个体所见反应的全部范围。
“我们的研究结果表明，个体级别的免疫差异，而不仅仅是整个群体的平均免疫，是决定哪些流感株最成功的关键因素，”洛斯说。
虽然这项研究涉及大量的效价测量，但作者指出，这些样本来自有限的地点和年龄组。大多数儿童样本来自西雅图的一家医院，而成人样本来自费城和澳大利亚的接种者群体。因此，该数据集可能无法完全反映全球免疫模式。
“尽管如此，这是连接人类抗体免疫与流感病毒株在一个人群中成功的最大数据集之一，”高级作者及HHMI研究员杰西·布鲁姆（Jesse Bloom）说，他是弗雷德·哈钦森癌症中心基础科学部和赫博尔德计算生物学项目的教授，也是华盛顿大学基因组科学的附属教授。“它提供了一个框架，用于理解多样化的免疫历史如何影响病毒的进化。这些方法可以补充现有的监测系统，并通过提供更详细的人群免疫洞察来支持疫苗成分的决策。”
