大流行冠狀病毒的變種可能比原始毒株更具傳染性的發現引發了很多擔憂。但現在科學家們開始在這個微生物-宿主相互作用的人類方面發現一些希望的跡象。透過研究新冠倖存者和疫苗接種者的血液，免疫學家們瞭解到，我們的一些免疫系統細胞（它們記住過去的感染並對其做出反應）可能具有自身改變的能力，以對抗病毒的突變。科學家們認為，這意味著免疫系統可能已經進化出自身應對變種的方式。
洛克菲勒大學的免疫學家米歇爾·努森茨威格說：“本質上，免疫系統正試圖趕在病毒前面。”他進行了一些最近的研究，追蹤了這種現象。新興的觀點是，除了對最初的 SARS-CoV-2（導致新冠的病毒）入侵做出反應的原始細胞外，人體還維持著抗體產生細胞的後備軍。隨著時間的推移，一些後備細胞發生變異，產生能夠更好地識別新病毒版本的抗體。“這真的是我們進化出的一個非常巧妙的機制，基本上是為了能夠處理像變種這樣的事物，”華盛頓大學的免疫學家馬里昂·佩珀說，她沒有參與努森茨威格的研究。是否有足夠的這些細胞及其抗體來提供針對不斷變化的 SARS-CoV-2 的保護，仍在研究中。
去年四月，當疫情在紐約市達到第一個高峰時，努森茨威格和他的同事們立即採取行動，開始收集新冠倖存者的血液。早期有關於再次感染和抗體減弱的令人不安的報告，科學家們想了解免疫系統能夠維持其對新型威脅做出反應的能力有多久。他們採集了感染 SARS-CoV-2 一個月後以及六個月後的人們的血液樣本。科學家們發現的結果在某種程度上令人鼓舞。在較晚日期採集的血液確實具有較低水平的迴圈抗體，但這很有道理，因為感染已經清除。並且在某些人中，產生抗體的細胞（稱為記憶 B 細胞）的水平保持恆定甚至隨著時間的推移而增加。感染後，這些細胞會在身體的淋巴結中徘徊，並保持識別病毒的能力。如果一個人第二次被感染，記憶 B 細胞會啟用，迅速產生抗體並阻止病毒造成第二次嚴重感染。
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在後續測試中，洛克菲勒的科學家們克隆了這些後備 B 細胞，並針對一種旨在看起來像新變種之一的 SARS-CoV-2 版本測試了它們的抗體。（實驗病毒缺乏複製能力，這使得它在實驗室中使用更安全。）這種病毒經過基因工程改造，在其刺突蛋白（冠狀病毒附著在人體細胞上的部分）中具有特定的突變。這些突變模仿了目前在受關注的變種中發現的一些突變。當研究人員針對這種突變病毒測試後備細胞時，他們看到一些細胞產生的抗體附著在突變的刺突蛋白上——即使這些刺突蛋白與原始病毒上的刺突蛋白不同。這意味著抗體隨著時間的推移發生了變化，以識別不同的病毒特徵。這項研究發表在 1 月份的《自然》雜誌上。“該論文向我們展示的是，實際上，免疫反應正在進化——在這段時間記憶體在一些動態變化，”努森茨威格說。
最近，他和他的團隊針對其他更接近模仿受關注變種（例如 B.1.351）的工程病毒測試了六個月大的 B 細胞克隆。這種變種包含一組稱為 K417N、E484K 和 N501Y 的突變。在一項尚未經過同行評審並於 3 月 8 日線上釋出的初步研究中，研究人員發現這些細胞產生的一部分抗體顯示出識別和阻斷這些高度突變變種的能力增強。
這種現象可以用一種稱為“體細胞高頻突變”的過程來解釋。這是您的免疫系統能夠產生多達一萬億種不同抗體的原因之一，儘管人類基因組只有大約 20,000 個基因。在感染後的數月和數年中，記憶 B 細胞會在淋巴結中徘徊，並且它們編碼抗體的基因會獲得突變。這些突變導致更多樣化的抗體陣列，具有略微不同的構型。那些能夠非常有效地中和原始病毒的抗體的細胞成為免疫系統的主要防線。但是，那些產生形狀略有不同的抗體的細胞，即那些沒有牢固抓住入侵病原體的細胞，也會被保留下來。
這種囤積行為長期以來一直讓免疫學家感到困惑。為什麼你的身體要保留二流的 B 細胞？佩珀說，也許這樣做是因為這些細胞可能擅長應對可能突然出現的密切相關的病毒版本。病毒感染宿主已有數百萬年的歷史，變種並不是一種新現象。為了讓宿主存活下來，免疫系統必須進化出一種跟上的機制，而這些後備軍團——其中一些產生可能更適合新病毒版本的抗體——就派上了用場。基本上，在與病毒的生死搏鬥中，擁有後備力量是件好事。佩珀發表的結果表明，從新冠中康復的人在僅僅三個月後就表現出記憶 B 細胞突變增加的證據。
拉霍亞免疫學研究所的免疫學家肖恩·克羅蒂說，後備力量的想法是一個好主意。“記憶 B 細胞是你的免疫系統試圖製造自身變種，作為未來潛在病毒變種的對策，”他說。在 2 月份發表在《科學》雜誌上的一項研究中，克羅蒂和他的同事表明，患者在感染後五到八個月內保留了對病毒的不同程度的免疫反應，並得出結論，大多數人可能具有持久的反應。“你的免疫系統正在建立一個記憶 B 細胞庫，這些細胞並不完全相同，因此它們有可能識別出不完全相同的東西，”克羅蒂說。
但是，是否有足夠的這些後備抗體，它們是否足夠好地中和新的病毒版本以保護我們？這個問題的答案仍然未知，但這可能是一個時間問題。位於馬薩諸塞州沃爾瑟姆的 Adagio Therapeutics 的免疫學家勞拉·沃克最近在《科學免疫學》雜誌上發表了一項研究，表明迴圈抗體對病毒的中和能力在五個月後下降了約 10 倍。但與努森茨威格的團隊一樣，她和她的同事發現存在持續的記憶 B 細胞群。沃克的研究小組克隆了各種記憶 B 細胞，並針對變種測試了它們的抗體。她說，變種能夠逃避許多抗體，但約 30% 的抗體仍然附著在新病毒顆粒上。這意味著在 B 細胞後備力量加強其抗體生產之前，新的感染仍然可能開始。但是，即使病毒會搶佔先機，並且可能發生感染，B 細胞反應仍然可以限制它並提供針對嚴重疾病的保護。“問題是是否會有足夠的抗體，我們目前尚不知道，”沃克說。但“我預計你的抗體滴度，即使很低，仍然應該能夠防止最壞的情況發生，例如住院或死亡。”
另一種免疫系統防禦——T 細胞——也可以幫助逃脫嚴重的新冠。這些細胞不直接攻擊病原體，但它們的一個亞類會尋找受感染的細胞並摧毀它們。免疫學家說，T 細胞對識別病原體有一種相對粗獷的方法——它們對來自病毒各個部分的片段做出反應，這與 B 細胞高度針對刺突蛋白的特性不同——這使得它們不太可能被變種的形態變化所迷惑。在 3 月 1 日釋出的一項研究中，該研究尚未經過同行評審，克羅蒂和拉霍亞免疫學研究所的亞歷山德羅·塞特也測試了來自暴露於 SARS-CoV-2 的人（無論是自然暴露還是透過疫苗接種）的 T 細胞。他們的 T 細胞反應沒有因變種而減弱。塞特說，雖然減弱的 B 細胞反應可能讓病毒站穩腳跟，但 T 細胞活動很可能阻止病毒在體內蔓延。“在無法預防感染的情況下，你可能會有一種 T 細胞反應，可以調節感染的嚴重程度，”他說。
在未來幾個月，研究人員將繼續跟蹤這些細胞，使用新開發的基因測序工具和克隆技術來追蹤我們對變種和新疫苗的反應。這些方法正在為免疫學家提供新的能力，以即時監測人群對廣泛感染的反應譜。“我們有能力以前所未有的方式研究和描述免疫系統。這是瞭解人類免疫反應的一個驚人的視窗，”努森茨威格說。
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