1. Author
Penny Moore是威特沃特斯兰德大学（Wits）和国家传染病研究所的读者和DST/NRF南非病毒宿主动力学研究主席，也是夸祖鲁-纳塔尔大学CAPRISA的研究助理。她在威茨大学获得了微生物学硕士学位，研究肠胃炎相关腺病毒。随后于2003年在伦敦大学获得病毒学（医学）博士学位（研究乙型肝炎病毒），然后返回南非加入NICD/Wits。她目前的研究重点是HIV广泛中和抗体及其与进化中的病毒的相互作用。最近发表在Nature、Cell上的研究强调了病毒逃逸在创造新的表位和免疫类型中的作用，从而推动了中和广度的发展，对HIV疫苗的设计具有启示意义。
2. Background
2.1 Fc段效应功能
抗体的结构决定其作用机制，其Fab段可以识别游离分子(VEGF、TNF等)靶点和细胞表面的受体(CD20、CD19等)，决定抗体对外来入侵物如癌细胞等的特异性识别。而Fc段决定抗体的效应功能，包括抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（ADCC）、抗体依赖性细胞介导的吞噬作用（ADCP），以及补体依赖的细胞毒性作用（CDC）。
ADCC: 指抗体的Fab段结合病毒感染的细胞或肿瘤细胞的抗原表位，其Fc段与杀伤细胞（NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等）表面的FcR结合，介导杀伤细胞直接杀伤靶细胞，是抗肿瘤的治疗性抗体药物发生作用的一种重要机制。ADCC的三个基本成分是效应细胞、抗体和靶细胞。其中三种Fc受体可以结合IgG：FcγRI（CD64）、FcγRII（CD3）和FcγRIIIA（CD16）。
ADCP: 与ADCC不同，ADCP由单核细胞、巨噬细胞、嗜中性粒细胞和树突细胞通过表达FcγRIIa（CD32a）、FcγRI（CD64）和FcγRIIIa（CD16a）来介导来吞噬疾病细胞，阻断研究表明，FcγRIIa是参与该过程的主要FcγR受体。
CDC: 补体是存在于人或脊椎动物血清与组织液中的一组不耐热的，经活化后具有酶活性的蛋白质，包括30余种可溶性蛋白和膜结合蛋白。抗体与补体C1q首先结合，接着C2-C9就被激活形成攻膜复合物对靶细胞发挥裂解效应。很多抗肿瘤抗体都可以引起CDC作用，如抗CD20、CD52、CEA等。
C1q介导的CDC改造: 抗体Fc段与C1q的6个球形头部接合，会启动血清中补体蛋白的蛋白水解级联反应，从而导致过敏毒素(如C3a和C5a)的释放以及在靶细胞表面形成膜攻击复合物，从而产生补体依赖的细胞毒性(CDC)。利用糖工程对Fc的N297残基进行糖基化，有利于增强FcγR和C1q的连接稳定性，提高CDC活性。而针对自身免疫性疾病，针对FcγR与C1q结合的特定残基L234F/L235E/P331S引入突变去糖基化，可以有效降低FcγR的亲和力，抑制CDC活性。
此外，Fc工程化改造还有FcRn介导的抗体半衰期延长改造和增强与FcγRIIB的结合。抗体Fc段与FcRn结合可以延长抗体在体内的循环半衰期，其机制是：FcRn以pH依赖的方式结合Fc段CH2-CH3，并清除内在IgG，将其重新返回循环。
FcγRIIB是人类和小鼠表达的唯一抑制性FcγR。对于直接靶向肿瘤的抗体，FcγRIIB的表达与抗体疗效降低有关。另一方面，FcγRIIB也可以正向调控激动性抗体的活性。因此，通过Fc工程化改造提高激动性抗癌抗体与FcγRIIB的亲和力也逐渐引起研究人员的兴趣。
2.2 腺病毒疫苗
腺病毒（Adenovirus ，Ad ）载体过去曾被用于针对其他病毒的疫苗，特别是HIV 和埃博拉病毒，但从未被大规模地生产、分发或用于人类。有研究对几种不同血清型的编码SARS-CoV-2 S 蛋白的Ad 进行测试，发现其对COVID-19 有效。
Ad 是无包膜的双链DNA 病毒，其二十面体衣壳直径在80 -100 nm之间，可感染多种细胞，包括上皮细胞和内皮细胞以及肝细胞和成肌细胞等。Ad 在20 世纪90 年代成为第一个用于治疗基因递送的体内基因表达载体，用于治疗α-1 抗胰蛋白酶缺乏和囊性纤维化。Ad 载体具有高度的免疫原性，在引入宿主后可引发炎症性固有反应，导致了对Ad 衣壳的适应性免疫反应。尽管这种免疫原性限制了Ad 载体用于基因治疗的潜力，但它对于疫苗平台仍然具有吸引力。与许多其他蛋白质或亚单位疫苗不同，它不需要额外的佐剂。Ad 载体已被研究作为多种不同病毒的疫苗平台，包括HIV 、埃博拉、寨卡病毒和SARS-CoV-2 等。这些疫苗使用了不同的Ad 血清型，从人类Ad5 到人类Ad26 ，再到黑猩猩Ads (ChAds) 或恒河猴Ads (RhAds) 。这些实验性疫苗的一部分已被授权紧急用于埃博拉和SARS-CoV-2 。
Ad 载体疫苗利用Ad 固有的传染性促进目标疫苗抗原的体内表达。这是通过删除关键的病毒复制基因（特别是E1 和E3 盒）、插入疫苗抗原的编码序列，使载体在保持基因组原始大小的同时无法复制而实现的。Ad 载体疫苗诱导与疫苗抗原表达平行的先天免疫应答，导致适应性T 细胞和B 细胞对Ad 载体本身和疫苗抗原的应答。先天性反应主要由细胞溶质DNA 传感器识别宿主细胞中的Ad 基因组驱动，如Toll 样受体9 （TLR9 ）和环磷酸鸟苷AMP 合酶（cGAS ）；空的Ad 衣壳诱导的固有反应明显较低。这些传感器可触发炎症级联反应，包括干扰素（IFN ）和其他细胞因子的产生以及免疫细胞募集到给药部位。巨噬细胞和树突状细胞（DC ）是最早被招募的细胞，可以吸收病毒颗粒，然后在局部以及运输到引流淋巴结后表达疫苗转基因。这种在淋巴结中的表达、释放和淋巴引流后局部表达抗原的摄取，能够产生强大的适应性免疫反应。同源T 细胞和B 细胞被淋巴结中的DC 激活；CD8 + T 细胞被激活，它们可以从淋巴结中排出，到达感染部位，并杀死受感染的细胞。Naïve B 细胞产生最初的低亲和力抗体，也进入生发中心（GC ）反应，亲和力成熟并最终产生高亲和力抗体，识别抗原的记忆B 细胞也可能增殖并分化为抗体分泌细胞。这一过程既针对Ad 载体本身，更针对载体中编码的疫苗抗原。
抗载体免疫可能对Ad 疫苗策略构成挑战。关于Ad 载体的大部分初始工作都集中在Ad5 上，Ad5 是一种特征明确且高度流行的Ad 。鉴于Ad5 在人类中的普遍性，多数人都具有循环的抗Ad5 抗体。针对所用载体血清型的高滴度抗体可降低病毒载体的传染性，从而削弱疫苗转基因的表达和所需的抗疫苗免疫应答。
尽管目前仍在使用Ad5 载体，但规避先前存在的免疫问题的一个主要策略是使用罕见的Ad 血清型或非人类Ad 。已在该领域开展了大量工作，以确定各种Ads 作为载体的血清流行率和免疫原性，Ad26 成为一个很有希望的候选者。同时，还有工作对人类以前很少或根本没有接触过的非人灵长类动物（包括CHAD 和RHAD ）的Ads 进行表征和矢量化。
2.3 Ad26.COV2.S疫苗
来自JnJ 的单剂量Ad26.COV2.S 疫苗在接种后6 周可保护恒河猴免受SARS-CoV-2 感染。临床候选疫苗是本研究测试的七种候选Ad26 疫苗之一，每种疫苗都表达不同的SARS-CoV-2 S 蛋白亚型。表达全长、双脯氨酸稳定、furin 切割位点缺失的S 蛋白的载体最具免疫原性和有效性。Ad26.COV2.S 疫苗在接种后4 周能够诱发强烈的体液反应，包括S 蛋白受体结合域（RBD ）结合抗体、假病毒和活病毒中和抗体以及IFNγ+CD8+ 和CD4+T 细胞反应。通过测量病毒亚基因组mRNA （sgRNA ）的水平（指示病毒的复制）来确定保护效果，Ad26.COV2.S 疫苗对肺部提供完全保护、对上呼吸道提供几乎完全保护。
Ad26.COV2.S 疫苗在仓鼠模型中也进行了测试，该模型主要依靠测量组织中的体重减轻和sgRNA 来确定疫苗对严重SARS-CoV-2 感染临床表现的保护能力。接种Ad26.COV2.S 的仓鼠除了轻微的体重减轻和肺炎外没有出现死亡，而未接种疫苗的对照组则表现出严重的体重减轻和肺炎以及部分死亡。这些NHP 和仓鼠数据的结合形成了Ad26.COV2.S 进入临床试验的临床前基础，获得了FDA 、EMA 、WHO 和其他监管机构有条件批准。持续的临床前研究已经证明Ad26.COV2.S 在NHPs 中对抗SARS-CoV-2 变异体，特别是B.1.351 （β ）的有效性。
2020 年9 月，Ad26.COV2.S 被报告具有安全性和免疫原性。I/II 期试验对18-55 岁和65 岁以上的健康人进行了1×1011 和5×1010 病毒颗粒（VP ）这两种剂量的测试，分别单次或两次注射疫苗，并在8 周后进行增强。在这两个队列中，发现该疫苗在初始剂量后第29 天诱导特异性结合和中和抗体，在接种后第15 天诱导抗原特异性CD8+ 和Th1 CD4+T 细胞。
在18-55 岁队列的25 名参与者中，早在接种疫苗后的第8 天，就在接种者体内检测到了S 抗体和RBD 结合抗体，随后在第15 天检测了到中和抗体。这些抗体通过抗体依赖性补体沉积（ADCD ）、抗体依赖性中性粒细胞吞噬（ADNP ）、抗体依赖性细胞吞噬（ADCP ）和抗体依赖性自然杀伤细胞激活（ADNKA ）显示出多功能性，疫苗在接种至少71 天内持续有效。另外，Ad26 载体在大多数一次给药的受试者以及在两次给药的所有受试者中诱发了针对自身的中和抗体。这些数据为III 期试验奠定了基础。
3. Methods
1. SARS-CoV-2 spike蛋白的基因组测序
2. ELISA
3. 慢病毒类假病毒构建
4. 假毒中和实验
5. 抗体介导的吞噬作用（ADCP）
6. 抗体介导的细胞毒作用（ADCC）
7. 抗体介导的补体沉积作用（ADCD）
8. 抗体介导的胞啃作用（ADCT）
9. Fcγ受体的ELISA实验
4. Results
截止至2020年6月中旬，南非共爆发了三场大规模疫情，流行株分别为WT、Beta、Delta。分别以这三种毒株为标准，建立队列进行研究。在比较二者结合与中和能力后发现，存在着显著的差异，表明恢复期患者血浆中的抗体结合的表位并非全是中和表位。
后续实验团队比较了队列收集到的血浆的Fc段功能的变化情况，发现队列一（WT）收集得到的血浆针对Beta的Fc段功能明显减弱。其中ADCD减弱的最为明显，这表明Fc段功能的ADCC、ADCP、ADCD的表位并非完全相同。同时，队列二（Beta）中的Fc段功能针对各突变株的功能都较为可观，这表明经历Beta感染后的抗体就Fc段功能而言拥有更好的交叉反应性。
通过比较RBD抗体CR3022、P2B-2F6与NTD抗体4A8的ADCC能力，发现突变株Beta对CR3022的影响很小，但是对NTD抗体4A8的影响则较大，这表明ADCC的表位可能位于NTD与RBD上。虽然RBD中K417、E484、N501是ADCC的靶点，但是并非主要靶点，影响较大的靶点为NTD的L18、D80、D215以及242-244删除。
对于第 1 波（WT）血清，尽管针对WT的ADCC 水平较高，但针对除 Alpha 之外的所有突变株，ADCC显着降。但是第2 波（Beta）血清中对各突变株的ADCC都相对较高。第3波（Delta）血清的交叉反应性相比于WT有所提升，但是相比于Beta，仍然不显著。因此，Beta 引发的 ADCC 活性与其他VOC 具有交叉反应性，而 ADCC 响应原始 (D614G)变体的交叉反应性要低得多。
5. Discussion
作者：Simone I. Richardson
通讯作者：Penny L. Moore
单位：National Institute for Communicable Diseases of the National HealthLaboratory Services, Johannesburg 2131, South Africa
年份：2022.2.15
期刊：Cell Reports Medicine
科学问题 ：变异株对抗体Fc段功能的影响
结论：实验团队通过建立感染者和疫苗接种者的队列，检测受试者体内抗体Fc段功能的变化情况，研究发现Beta变异株感染的受试者体内的抗体就Fc段功能而言，拥有较好的交叉反应性，他们的表位可能与中和表位有着较大的差距。同时相比于中和抗体而言，Fc段功能对新冠变异株的耐受能力较强，但ADCD面对Beta株时，影响较大，这个可能与其发挥功能的表位有关。
