公共卫生学院（深圳）杜向军教授团队从抗体库水平揭示重复接种流感疫苗的反应规律
季节性流感在全球范围每年都会造成巨大的疾病负担，尽管一些非药物干预措施可以减少流感的危害，但大规模疫苗接种仍然是预防和控制流感最有效的方法。然而，对于重复疫苗接种后的免疫反应，目前的了解仍十分缺乏，而这对于疫苗设计与接种策略的优化至关重要。抗体的产生是疫苗保护的基本要素，其中B细胞发挥着非常重要的作用，抗体库代表了个体B细胞受体（BCR）高度多样性的集合，是人类适应性免疫的重要组成部分，在为人体提供广泛和长期的保护方面发挥着重要作用。随着高通量测序技术的发展，我们能够从单核苷酸分辨率上对数百万个BCR序列进行测序，并开展深入的研究，这为研究BCR免疫组库提供了新的视角。然而，由于人体免疫系统的复杂性，目前尚不清楚机体在抗体库水平上如何随重复接种流感疫苗发生系统性变化，以及存在的可能反应规律。
为了探究这一问题，中山大学公共卫生学院（深圳）杜向军教授与南方医科大学、广东省人民医院以及南京鼓楼医院等团队通力合作，基于高通量测序技术策略，以重复接种流感疫苗后BCR库的动态变化特征为主题，构建了抗体库人群队列，并综合利用生物信息学和网络科学等多学科交叉分析手段开展一系列探索性研究。该项目共招募了34名健康志愿者，其中16名定期接种流感疫苗，计划跟踪采样5年，本研究展示了前两年连续接种流感疫苗后的BCR库的动态变化情况。在多样性、长度、BCR库网络、V和J基因片段使用、体细胞超突变（SHM）率和抗体类型等抗体库特征方面，发现第一次接种急性期（第7天）的整体变化比第二次接种更强。V基因片段IGHV4-39、IGHV3-9、IGHV3-7和IGHV1-69在第一次接种的急性期扩增，其中IGHV3-7扩增占据主导。然而，第二次疫苗接种后，扩增以IGHV1-69为主，以往研究报道该V基因片段具有编码针对流感病毒HA茎部的广泛中和抗体的潜力。此外，分析表明，在第一次疫苗接种的急性期，IGHV3-7的扩增是由于IgM和IgG3抗体的使用增加。而第二次接种后的IGHV1-69扩增则是由于IgG1和IgG2抗体使用增加。最后，研究者在疫苗组中共鉴定出41个公共BCR簇，其中包含IGHV3-7和IGHV1-69片段的BCR簇，并对其CDR3的基序进行了表征。
图1 队列设计以及BCR抗体库的分析流程
本研究的结论认为，流感疫苗引起的BCR库的整体变化在第一次接种时较强，在随后的重复接种中较弱，但重复接种可能容易诱发针对流感病毒HA茎部的、具有广谱性以及异型中和免疫的抗体。当然，这还需要进一步的实验证据，并通过研究更多疫苗接种剂次后的反应动态来探究其详细机制。这项研究为人类重复接种流感疫苗后BCR抗体库的免疫反应动态提供了见解，并为未来的通用疫苗设计和接种策略提供了信息。
2023年8月17日，该研究以“Characterizing the dynamics of BCR repertoire from repeated influenza vaccination”（反复接种流感疫苗后BCR库的动态变化特征）为题，在国际知名免疫学及微生物病毒学期刊《Emerging Microbes & Infections》 （JCR1区）上在线发表。该研究由中山大学公共卫生学院（深圳）杜向军教授、南方医科大学/广东省人民医院张镇海教授与南京鼓楼医院沈伟博士为共同通讯作者，中山大学公共卫生学院（深圳）博士研究生麦国琴、张弛和南方医科大学/广东省人民医院蓝春红博士为共同第一作者合作发表，中山大学作为第一单位。
该研究项目得到深圳市科技计划（项目编号：KQTD20180411143323605,JSGG20200225152008136,GXWD20201231165807008,JCYJ20190807154603596,JCYJ20200109142438111）、广东省前沿与关键技术创新项目(项目编号：2019B020228001,2019B111103001,2022B1111020006)以及国家自然科学基金（项目编号：31970881）的支持。
杜向军教授团队长期聚焦传染病计算系统生物学研究，综合运用统计学习、理论建模以及高通量实验技术等手段，整合从微观到宏观的多维异质信息，定量研究多种系统因素与传染病的产生、演化、传播、感染免疫以及致病的复杂关系，揭示并定量描述背后隐藏规律及其机制，构建模拟预测与预警评估模型，指导传染病日常监测、预警、防控与治疗，取得一系列原创性成果。团队常年招收博士后，欢迎有志之士加盟，共创传染病防治新局面。
论文链接：https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/22221751.2023.2245931
撰稿：杜向军课题组
初审：王霄爽
审核：杜向军 钱 军
审核发布：汪宗芳
