【防疫科普】有抗体就能除病毒?一文读懂抗体的利与弊

本期专家:

黄波(中国医学科学院基础医学研究所副所长、免疫学系常务副主任,中国医学科学院北京协和医学院协和学者特聘教授、博士生导师,中国免疫学会副理事长)

截至目前,新型冠状病毒感染已导致6万多人出现感染性肺炎,上千的病人丧失生命。无论是政府部门、科研团队还是普通民众,大家都在期盼抗体药物的出现,而从SARS期间直接收集痊愈患者的血清治疗重症患者的实践,直接折射出抗体对于治疗此类感染疾病的重要性。

诚然,抗体是机体对抗病毒感染最重要的武器之一,针对病毒的中和性抗体(英文名称neutralizing antibody)一旦产生,不但量大而且持久,从而高度有效地阻断病毒进入细胞内,而病毒不能进入细胞,就不能繁殖、扩增,细胞外的病毒就会逐渐自身分解,抗体神奇之处也就在于此。

如果将灭活的病毒颗粒直接注射体内,引发机体产生针对病毒的抗体,这便是传统的疫苗,产生预防接种的效果,当前新冠病毒的疫苗研发,也是遵循这一基本原理。

然而,只要机体产生出抗体,就能控制住病毒,这种想法可能仅仅是一种错觉,真实情况远非如此,有些抗体甚至可以促进新冠肺炎发展。那么,这是危言耸听,还是具有科学道理?一个事实是,许多新冠肺炎重症患者体内先前抗体已产生,为什么这些抗体不能控制住病毒?这是由于抗体的复杂性所导致。

相同病毒与多种抗体生成

机体有20种氨基酸,化学共价键将一个一个的氨基酸连接在一起,形成长链,这就是通常所说的蛋白质。抗体是一种蛋白质分子,呈现树杈样Y字型结构,树杈部分识别、结合抗原(通常是异己的蛋白质)。自然界存在各种各样的异己蛋白质,抗体要识别它们,其树杈部分也相应是各种各样的(生物学上称树杈部分为抗体的可变区),乃至形成各种各样的抗体,但这些不同的抗体的树干部分基本是相同的(生物学上称之为抗体的恒定区)。

新型冠状病毒的核酸物质RNA位于核心,被核衣壳蛋白包裹,再外面是一层包膜,包膜上有spike蛋白(放大后形状类似钉子)、envelope蛋白即包膜蛋白、membrane蛋白即膜蛋白。除了这些维持病毒结构的蛋白质外,病毒的核酸遗传物质还可以指导不参与病毒结构的其它病毒蛋白的生成(这些病毒蛋白质存在于被感染的细胞中,不存在于病毒颗粒中)。所有这些病毒蛋白质都是异己的蛋白质,对于任何一种异己的蛋白质,机体都有可能产生专门针对它的抗体。因此,新型冠状病毒感染人群,个体体内可以产生多种不同的针对病毒的抗体。

大部分抗体缺乏抗病毒效应

既然机体产生了针对病毒的多种抗体,那么每种抗体是否都发挥抗病毒的保护作用?答案是否定的。

抗体要发挥抗病毒的作用,前提条件是抗体要识别并结合病毒颗粒。但是,非结构的病毒蛋白不存在于病毒颗粒中(存在于被感染的细胞内),因此,针对这一大类病毒蛋白质的抗体,其实是没有抗病毒作用的。

那么,抗体针对存在病毒颗粒中的蛋白质(所谓针对,通俗讲就是一个萝卜一个坑,这种抗体特异性地结合这种蛋白质),是否就有抗病毒作用?答案是,只有针对病毒表面蛋白质的抗体才可能产生抗病毒的效果。

新型冠状病毒表面是一层包膜,针对包膜里面的病毒蛋白质,抗体无法接触到,因此,这部分抗体也不具有抗病毒的效应。

总之,病毒颗粒感染机体后,体内可产生针对病毒蛋白质的多种不同的抗体,但大多数抗体其实没有抗病毒的作用,只有识别病毒颗粒表面蛋白质的抗体,才可能有抗病毒作用。

有效抗体抗病毒的作用方式

识别病毒颗粒表面蛋白质的抗体,能够产生抗病毒作用,那么这些抗体发挥作用的途径又是如何?

冠状病毒颗粒致病是通过病毒颗粒表面spike蛋白(钉子蛋白)与肺部上皮细胞表面的一种称为血管紧张素转化酶2(angiotensin-converting enzyme 2,ACE2)的蛋白质结合,ACE2随后发生形状结构的变化,导致病毒进入细胞内,并利用细胞自身的氨基酸分子、核苷酸分子以及脂类分子,通过化学反应合成新的病毒颗粒,这些新的病毒颗粒释放到细胞外,利用同样的方式,感染周围正常的细胞。针对spike蛋白的抗体,结合病毒颗粒表面的spike蛋白,阻断spike蛋白与ACE2的结合,这也就阻断了病毒进入细胞。这种针对spike蛋白的抗体,就是所谓的中和性抗体。中和性抗体通过阻止病毒入侵细胞,而发挥保护作用,是抗体