Comparison of IgG and neutralizing antibody responses after one or two doses of COVID-19 mRNA vaccine in previously infected and uninfected individuals

研究背景与意义

在 2020 年 12 月，美国食品药品监督管理局（FDA）授权紧急使用两种 SARS-CoV-2 mRNA 疫苗，分别为 BNT162b2（Pfizer）和 mRNA-1273（Moderna），这两种疫苗均采用两剂接种方案。随着疫苗的广泛应用，研究者们发现对于曾经感染过 SARS-CoV-2 的个体，单剂 mRNA 疫苗可能足以激发高水平的免疫反应。鉴于社区中绝大多数感染为轻症或无症状，深入探究不同 SARS-CoV-2 暴露史人群对疫苗的抗体反应模式显得尤为重要，这对于优化疫苗接种策略、提高群体免疫水平以及合理分配疫苗资源具有关键的指导意义。

 

研究方法

研究对象与设计 ：约 8000 名未接种疫苗的参与者于 2020 年 4 月至 12 月从美国芝加哥地区招募。参与者在线提供知情同意，并完成有关 COVID-19 病状和症状的问卷调查。通过邮件或现场领取的方式获取指尖采血的干血斑（DBS）样本收集材料，并返回样本。研究根据参与者的 COVID-19 状态及症状对其进行分类，包括从确诊的门诊 COVID-19 病例中恢复的个体、无急性病毒诊断测试但抗 SARS-CoV-2 受体结合域（RBD）IgG 阳性的个体以及疫苗接种前无既往 SARS-CoV-2 感染史的抗 RBD IgG 阴性个体。

血清学检测方法 ：酶联免疫吸附试验（ELISA）用于量化 DBS 中的抗 RBD IgG。基于商业可用协议（Meso Scale Discovery V-PLEX SARS-CoV-2 Panel 2 Kit）的替代病毒中和试验用于量化阻断刺突蛋白 - ACE2 受体相互作用的抗体。

统计分析方法 ：采用非参数 K 样本等中位数检验和 Pearson 卡方检验评估 COVID-19、血清阳性及血清阴性组间的差异。使用描述性统计和双变量 Mann-Whitney 检验评估各组间抗体浓度及替代中和百分比的差异。所有分析在 Stata SE 15.1 中实现，以 P < 0.05 为统计学意义的判定标准。

研究结果

基线特征比较 ：307 名独特疫苗接种者的中位年龄为 38 岁，女性占 67%，男性占 33%，40% 为非白人。在 46 名报告既往 COVID-19 诊断且血清阳性的个体中，与 117 名血清阳性（无 COVID-19 临床诊断测试）及 144 名血清阴性个体相比，在接种第一剂疫苗后，COVID-19 + 组的抗 RBD IgG 浓度和替代中和百分比显著更高。

免疫反应变化趋势 ：如图 1 所示，COVID-19 + 组在接种第一剂疫苗后，IgG 浓度从基线水平增加了 35.2 倍，且所有样本的中和率均超过 95%。相比之下，血清阳性组的抗 RBD IgG 仅增加了 5.6 倍，中和率显著低于 COVID-19 + 组。对于血清阴性组，在接种第一剂疫苗后的反应与血清阳性组相似，但 IgG 浓度和中和率未达到统计学显著差异。在接种第二剂疫苗后，COVID-19 + 组的抗 RBD IgG 和中和率与第一剂后记录的高水平相当。而血清阳性组在接种第二剂疫苗后的抗 RBD IgG 比第一剂后高 7.1 倍，中和率增加了 1.7 倍，但仍显著低于 COVID-19 + 组。血清阳性组和血清阴性组在第二剂疫苗后的抗 RBD IgG 浓度和中和率差异不显著。

抗体反应相关性分析 ：所有组在接种第一剂疫苗后，抗 RBD IgG 浓度与替代中和百分比呈正相关，但血清阳性组和血清阴性组的取值范围较宽，而 COVID-19 + 组的水平更为一致且较高。

研究结论与启示

本研究结果表明，对于既往确诊 COVID-19 的个体而言，单剂 mRNA 疫苗即可激发高水平的抗 RBD IgG 和替代中和反应，与之前报道一致。但对于无症状或轻症感染史的血清阳性个体以及血清阴性个体而言，单剂 mRNA 疫苗并不足以产生与既往确诊 COVID-19 个体相当的免疫反应。对于血清阳性个体而言，与血清阴性个体类似，需要两剂疫苗才能达到接近既往确诊 COVID-19 个体的抗体反应水平。因此，在制定疫苗接种策略时，不能仅依据血清阳性结果就假设个体对单剂 mRNA 疫苗免疫反应增强，对于无症状或轻症感染史的个体，两剂疫苗接种方案仍是必要的选择，这对于提高群体免疫效果、降低感染传播风险具有重要意义。此外，研究还强调了社区基础设计的优势，即涵盖了大量来自普通人群的多样化样本，有助于更准确地评估疫苗在不同人群中的实际效果。

研究局限性

该研究的亚样本是从 2020 年 12 月起优先接种疫苗的个体中抽取的，因此不能代表更广泛的队列。

由于是一项观察性研究，研究者无法精确控制疫苗接种方案和血液样本采集时间。

在血清阴性组中，少数参与者可能在接种前和接种后 DBS 采样期间经历了无症状 COVID-19，这可能会影响研究结果的准确性。

尽管用于量化替代中和反应的方法成本较低且通量较高，但使用单稀释度的指尖全血样本，使其难以与其他使用活病毒或假病毒方法的研究进行比较。

 

补充说明

研究得到了美国国家科学基金会 2035114、美国国立卫生研究院以及西北大学研究办公室的资助。作者声明存在潜在利益冲突，Thomas McDade 报告称从美国国家科学基金会、美国国立卫生研究院和西北大学研究办公室获得资助或合同，并且在专注于干血斑样本实验室检测的 EnMed Microanalytics 公司拥有财务利益。Amelia Sancilio 报告称通过 Thomas McDade 获得的美国国家科学基金会授予的资助为其工作提供资金支持。Brian Mustanski 报告称从美国国立卫生研究院获得资助。其他作者声明不存在利益冲突。

 

名称	货号	规格
V-PLEX Ab Peptide Panel 1 (6E10) Kit (5 Plate)	K15200E-2	5Plate
V-PLEX Ab Peptide Panel 1 (6E10) Kit (1 Plate)	K15200E-1	1Plate
V-PLEX Ab Peptide Panel 1 (6E10) Kit (25 Plate)	K15200E-4	25Plate