Contents
Immunological memory to vaccines
Affiliations & Notes
Article Info
简介
对过去的回忆不一定是对过去事物的回忆。——马塞尔·普鲁斯特（《追寻失落的时光》）
疫苗是人类最重要且最具成本效益的药物之一。疫苗是全球唯一被推荐给每个健康人使用的药物之一，因为疫苗在降低传染病引起的发病率和死亡率方面具有卓越的价值。自 1974 年以来，儿童疫苗已挽救了 1.54 亿儿童的生命。 1 仅 2021 年，COVID-19（COVID）疫苗就单独挽救了约 2000 万条生命。 2 3 4 5 几乎所有人类疫苗的有效性都依赖于免疫记忆。
从最纯粹的意义上讲，免疫记忆是特定细胞对抗原不依赖的持续存在;这些淋巴细胞的特征可能与天真淋巴细胞不同。本综述依次涵盖了疫苗中的 B 细胞记忆、CD4 + T 细胞记忆和 CD8 + T 细胞记忆，同时还涵盖了持久抗体，这些抗体对大多数获批疫苗的有效性至关重要。本综述的主要关注点是对人体疫苗的免疫记忆。抗原对记忆持久性的依赖在定义疫苗诱导记忆时具有重要意义。将讨论疫苗诱导记忆细胞的多样功能，包括组织定位。组织驻留记忆是免疫学中一个重要的概念。 6 7 局部记忆对感染的响应速度比循环记忆快，从而在疾病控制方面取得了关键性提升，尤其是对具有快速致病机制的病原体。 8 9 10 组织常驻记忆 T 细胞（T RM ）（参见 Burn 和 Mackay 11 ）和 B 细胞（B RM ）均存在于人类中;疫苗诱导的 B RM 和 T RM 将在本章节中讨论。适应性免疫系统进化出了多种免疫细胞类型和机制以预防或解决感染，组织驻留记忆和循环记忆的结合可以作为多层保护免疫带来优势。 9 12 新冠疫苗在多方面极大地促进了我们对疫苗免疫记忆的理解，以下每一节都将这些知识整合进我们对所有疫苗免疫记忆的更广泛理解中，包括混合免疫的概念——即疫苗与感染产生的免疫记忆的结合。 13 还澄清了关于疫苗免疫记忆的常见误解。总体而言，免疫记忆是人类疫苗成功的核心，免疫记忆是多面向的，涵盖多种细胞类型、多种功能和多种耐久性（https://youtu.be/8DeZJ6V7nuI）。
B 细胞记忆：耐久性
对于经典非活疫苗，有一些人类 B Mem 组数据可用。在横断面研究中，大多数个体检测到白喉和破伤风特异性 B Mem 细胞，包括 65 岁 18 19 个体;一个混杂因素是，由于加强针免疫在美国相对常见且文献不详，很难排除加强针免疫对观察到的频率有贡献。复接疫苗时的记忆性抗体反应可以作为 B Mem 组存在的间接指标。这被用来推断 B 细胞记忆似乎在灭活小儿麻痹疫苗（IPV）接种后持续数十年，以及乙型肝炎病毒（HBV）疫苗（一种类病毒颗粒[VLP]疫苗）后 10 至 15 年。在成人疫苗中，狂犬病疫苗已被证明在仅接种一次后至少能产生 B 细胞记忆一年。在完成完整治疗周期的狂犬病疫苗后， 20 B 细胞记忆似乎至少能持续 24 年，因为加强针免疫产生了记忆性抗体反应。 21 记忆性抗体反应可能反映记忆中的 CD4 T 细胞而非 B Mem 细胞，或以协同机制出现，尽管证据表明 B Mem 细胞存在时间更长（见下文 CD4 T 细胞部分）。
严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 型（SARS-CoV-2）特异性的 B 细胞记忆是初级抗原暴露期间产生的人类 B Mem 最强的知识来源;这得益于 COVID-19 大流行的重要性、COVID 疫苗开发的速度、抗原的创新性以及大量新型分子免疫学工具的可用性。 22 23 24 这里总结了几个关键发现。B Mem 细胞是在 SARS-CoV-2 感染或 RNA 疫苗接种后产生的（mRNA 包裹于脂质纳米颗粒[LNP]，mRNA-LNP;针对 COVID 的有 BNT162b2、辉瑞/BioNTech Comirnaty（“BNT”）和莫德纳 mRNA-1273（“Mod”））。 25 26 27 感染、mRNA 疫苗接种或重组蛋白疫苗后 28 ，B Mem 细胞的频率和表型相似。 29 B Mem 组反应显著 26 29 30 且在 3 剂 rd 疫苗后暂时增加。 31 Mem 腺病毒（Ad）载体免疫后 B 频率略低， 29 32 33 表型更接近感染产生的记忆细胞。 29 由于生殖中心的强健，mRNA 及其他疫苗方式对其反应显著，观察到显著的体细胞高突变（SHM）和亲和力成熟， 34 35 导致针对多种表位的高亲和力中和抗体，绝大多数 B Mem 细胞为免疫球蛋白 G 阳性（IgG + ）。 28 32 34 36 37 全球使用了数十亿剂灭活病毒新冠疫苗（CoronaVac 和 BBIBP-CorV），但它们诱导的 B 细胞记忆远不如 COVID mRNA 疫苗，产生的 B Mem 组比 COVID mRNA 疫苗低 10 到 100 倍。 38
B Mem 细胞是如何维持几十年的？虽然其机制和周期性尚不明确，但 B Mem 可能通过一种类似于记忆 CD8 T 细胞的缓慢、抗原非依赖的稳态增殖得以保存。 39 40 该模型为 B 细胞记忆为何能持续数十年提供了生物学上合理的解释。有证据表明人类 B Mem 细胞增殖率较低，但当时仅有大规模测量。 41 缺乏描述性或机制性数据量化人类抗原特异性 B Mem 维持的稳态（缺失抗原）存在重大知识空白。 18 42 43 部分 B Mem 细胞通过间歇性抗原再暴露维持;抗原依赖性 B 细胞记忆的维持确实存在于慢性疱疹病毒感染中，但同样也会发生在频率不明的流行性循环呼吸道感染中 44 ，包括像百日咳这样可能引起比以往更常见亚临床感染的病原体。 45 46
细菌多糖类——如肺炎球菌、流感杆菌 B 型、脑膜炎球菌和伤寒疫苗中使用的——本质上是 T 非依赖的抗原，通常诱导短暂抗体反应且没有 B 细胞记忆。多糖可以通过与蛋白质结合转化为 T 依赖抗原，其中蛋白质疫苗抗原是最常见的选择（如破伤风或白喉类毒素）。接种多糖结合疫苗后，B 细胞记忆力较游离多糖抗原更为强健。 15 47 此外，细菌多糖疫苗的反应很可能还受到细菌暴露中 B 细胞记忆的增强，这种记忆以 T 依赖方式产生，源于细菌蛋白、多糖和脂多糖（LPSs）的自然结合。B Mem 型对多种细菌（包括 S. Typhimurium）的数量会随着年龄增长增加，这与儿童时期的接触形成了预期。 15 48 49 50
总之，循环中的 B Mem 细胞似乎在活减毒疫苗、蛋白疫苗以及多价灭活病毒（IPV）或 VLP（HBV）疫苗中被维持数十年。关于人类 B Mem 疫苗的知识仍有重大缺口，包括（1）大多数人疫苗缺乏 Mem 通过流式细胞术直接定量抗原结合 B 的指标，（2）缺乏个体人体的纵向数据，（3）更好地解决潜在暴露的混杂因素（再感染或未记录的免疫接种），（4）未能理解 B Mem 在中期（约 1–10 年）的详细动力学， （5）理解 B Mem 的维持机制，（6）确定疫苗 B Mem 的耐久性多样性，以及（7）理解 B Mem 功能的多样性。
B 细胞记忆：功能
B Mem 细胞的作用是什么？例如，如果疫苗常常能诱导终身 B 细胞记忆，为什么人们并不总是能被保护免受感染和疾病侵害？答案有多层次。首先，B Mem 细胞是处于静止状态、没有直接效应功能的静止细胞。其次，病原体再暴露的疾病通常是由于与疫苗不匹配的菌株（例如血清型或中和抗体逃逸变异株）引起的。B Mem 细胞似乎并非维持人类长期抗体滴度稳态所需的（参见抗体记忆：耐久性）。一个简单的模型是，记忆 B 细胞在保护性免疫中的主要“职责”不是预防感染——B Mem 细胞无法提供灭菌免疫——相反，B Mem 细胞的作用是将疾病严重程度限制在可容忍的范围内。 12 53
B Mem 细胞是记忆性抗体反应的主要来源，这些反应由记忆 B 细胞增殖和分化为分泌抗体的质细胞和浆细胞（B PC ）产生（图 2B）。目前尚不清楚 B 回忆响应需要 Mem 多少天才能在功能上变得相关。体外实验中，B Mem 细胞在 5 天内分化为 B PC 细胞。 18 54 55 对初级狂犬病疫苗的反应是，血液中的 B PC 在第 10 天达到峰值;加强针接种后，B PC 在第 7 天达到峰值，第 2 或 4 天则检测不到 B PC 。流感疫苗 47 接种后，血液中血浆母细胞大规模扩张首次出现在接种后 5 天，第 6 天和第 7 天频率相似。 56 57 随后，循环中的 IgG 滴度也随之上升。在经历 SARS-CoV-2 突破感染的接种人群中，突破感染后 7 天循环抗体滴度未增加，但到第 7 天可检测到显著的血浆细胞增高。 58 因此，暴露后 5 天可能是 B Mem 通过抗体产生影响病程的最早时间点，尽管这仍有待确定。在非人灵长类动物模型中，肺部 IgG 浓度在 2 天内可观察到升高，而 B 组 Mem 扩增则在第 14 至 15 天直接观察到， 59 60 表明免疫记忆可能促进炎症，导致血清 IgG 渗入肺组织增加。 60 61 另一种理论认为局部抗体增加是由于 B Mem 细胞在组织中迅速激活，这些细胞在血液循环中无法检测到。然而，该模型需要比实验证明更快的 B Mem 分化到分泌抗体的细胞。
亲和力成熟可使抗体亲和力和中和活性提升>1000 倍。 62 63 因此，如果 B 的 Mem 再激活和 B PC 分化发生得足够快，疫苗产生的 Mem 抗体在许多情境下很可能对保护性免疫具有重要意义。因此，病原体潜伏期（亚临床感染）越长，B Mem 群越有可能帮助预防或缓解疾病。例如，急性乙型肝炎症状通常在感染后 90 天才出现——这对抗原特异性 B Mem 的反应来说已经足够了。 15 HBV 疫苗流行病学与此可能性相符——虽然疫苗诱导中和抗体是保护性的相关因素，但临床疗效在抗体无法检测后依然保持。 15 64 65 相反，细菌性脑膜炎等感染进展迅速，死亡可能在几天内发生，因此 B Mem 细胞不太可能对保护做出有意义的贡献。 48 在这种总体背景下，带有中度症状的感染，如感冒和流感样症状，且可通过免疫记忆限制持续时间和严重程度，被认为是可以接受的权衡。在更迭代的背景下，虽然 B Mem 细胞对于制造成功制造具有保护性广泛中和抗体的 HIV 疫苗至关重要，但由于 HIV 迅速整合并持续存在，B Mem 细胞本身在 HIV 暴露时不太可能直接参与保护。 66 67 68 69 70
B Mem 功能的另一层是多样性。与记忆 CD8 T 细胞常表现出大量相同克隆扩张不同，循环中的 B Mem 细胞通常表现出稀疏的克隆性。 Mem 人类 B 族群中，即使在同一克隆家族内，也包含许多不同的 B 细胞受体（BCR）序列，这些序列对疫苗抗原表现出多种亲和力。 30 71 72 73 74 75 76 许多同型切换的 B Mem BCR 序列即使在深度谱系询问中也仅被观察到一次。 51 77 这些发现在多种情境下表明，B Mem 细胞并非严格选择以获得最大亲和力。相反，B Mem 的多样性很可能代表一种进化策略——一个预见未来病毒突变的 BCR“库”。拟人化的是，经过数百万年进化塑造的免疫系统学会了，遇到一种病毒意味着存在相关病毒或变异的可能性，于是通过生成多样化的 B Mem 克隆来应对，既作为对抗体逃逸病毒突变的防范，也作为能够识别相关病毒物种的既有 B Mem 族库（图 2B）。同样的原理也适用于其他病原体和共生体。
免疫学也可以基于循环抗体来构建。高亲和力的循环抗体由 B PC 型产生，是预防或减少感染的直接保护性免疫来源。如果循环抗体未能中和病原体，可能是因为抗体特异性与病原株匹配度不足。通过更具多样性甚至在特异性上更为正交，B Mem 细胞提供了第二层防御。 78 新冠疫苗是一个极具感染力的案例研究。在接种两剂祖先 SARS-CoV-2 mRNA 疫苗后，人们产生了 B 细胞和抗体，并强中和了原始菌株。几个月后，B Mem 不仅持续存在，还进化，在生殖中心经历了高质量和亲和成熟。 34 那些针对刺突病毒的 B Mem 组在 6 个月时对抗原的亲和力增加，而 1 个月时相比，部分 B Mem 组在识别 SARS-CoV-2 变异株方面的能力也大大增强。令人惊讶的是，尽管未接触过 SARS-CoV-2 奥密克戎病毒，原始疫苗中也没有奥密克戎抗原，接种 3 rd 剂祖先疫苗的个体产生了针对奥密克戎的中和抗体。 31 73 79 80 81 该奥密克戎变异株的刺突蛋白发生了 30 多处氨基酸变化，许多发生在表面，消除了前两剂疫苗后大部分循环抗体的中和作用。结果显示，一些早期产生的 B Mem 细胞能够识别 Omicron——在 3 rd 次剂量后，这些细胞扩展并分化为 B PC 。此外，约 99%的 B 细胞对奥密克戎有反应，而非 Mem 原始细胞。 82 这一反应为三次接种者提供了一定程度的保护，而仅接种两剂或未接种疫苗者则未见此保护。 83 84 85 这是人类免疫系统利用生殖中心进化出编码在 B Mem 中的抗体特异性，预见未来病毒变异分子结构的最清晰例子。
B 细胞记忆：组织记忆与杂交免疫
混合免疫首次在具有既往感染的 COVID mRNA 疫苗接种者中，显著增强的中和抗体中观察到，与未感染受试者相比。 13 增强的中和抗体反应——包括滴度、变异中和范围，甚至不同冠状病毒物种的识别——都是 CD4 T 细胞和 B Mem 细胞回忆的产物，这得益于上述 B 亲 Mem 和力成熟和多样性，这些回忆在感染后产生的。 13 25 36 72 无论先感染还是疫苗接种，杂交免疫均会产生更高滴度和更广泛的中和抗体，这 79 与两种情况下 Mem B 的高质量相符。
疫苗 B Mem 细胞主导对 Omicron BA1/5 突破感染的反应，是更快、增强的中和抗体来源，其中 B Mem 细胞占 B 细胞反应的 99%。 74 86 87 额外暴露或暴露于更为不同的抗原，尤其是在接种较弱灭活病毒新冠疫苗后，会引发更多新生 B 细胞反应。 88
B RM 细胞是疫苗免疫学中相对较新的研究领域，尤其是人类 B RM 细胞，尽管 B RM 细胞可能通过组织中快速生成 nAb 来控制感染。 53 流感和肺部 SARS-CoV-2 B Mem 是直接在人类中检测的感染诱导 B Mem 的两个例子。 89 90 在细支气管肺泡洗涤（BAL）中，通常未观察到 91 COVID 疫苗诱导的 B Mem 细胞，这 92 与组织常驻记忆的发展通常需要组织部位抗原的观点一致。 93 94 因此，预计大多数人类肌肉注射（IM）疫苗在病原体相关组织（如流感或新冠的上呼吸道和肺部）中产生组织驻留记忆。这可能是未来疫苗改进的关键领域。
很少有研究专门研究人类上呼吸道（URT）B RM ， 95 更不用说抗原特异性 URT B RM 了。URT 中存在 IgG + 和 IgA + （SARS-CoV-2 特异性 B RM 细胞），有证据表明这些细胞可能在 BTI 后至少存在 6 个月。 96 B RM 包括与腺样体中新生发中心 B 细胞克隆相关的细胞。 96 我们最近完成了一项研究，比较成人对传统 IM 季节性流感疫苗与鼻腔内活减毒流感疫苗（LAIV，FluMist）对 URT 和循环 B 细胞反应的效果。 97 FluMist 作为唯一获得许可的鼻腔注射人类疫苗已有 20 年>，但它的保护性与保护性无相关性。与传统的 IM 流感疫苗不同，FluMist 不会在血液中诱导 IgG 或 B Mem 反应，因此得出结论认为 FluMist 在大多数成年人中并不具有免疫原性。然而，通过直接抽样 URT，我们明确证明 FluMist 在大多数疫苗中持续诱导局部 B Mem 反应。 97 URT 中 B Mem 细胞升高至少持续了 90 天，包括疫苗中所有四种病毒株。常规 IM 流感免疫后未观察到 97 URT B Mem 细胞，这再次符合组织抗原和炎症通常是组织驻留细胞形成所必需的观点。
疫苗诱发与感染诱导 B 在组织 Mem 中的关系对于静脉注射疫苗仍不明确。新冠疫苗生成的 B Mem 细胞（刺突抗原特异性）细胞被招募到病毒感染部位，通过追踪新生核衣壳特异性与记忆尖突特异性细胞及 SHM 得以区分。 96 这些 B Mem 细胞随后似乎会被局部保留， 96 尽管目前尚未直接证明，这些 B Mem 细胞中有多少比例是通过感染新生产生的。虽然循环中的 B 细胞对 3 rd COVID mRNA 疫苗剂量或 Omicron BA1/5 突破感染的反应中，约 99%是疫苗生成的 B Mem 细胞回忆，但 74 82 有证据表明新 B 细胞反应的启动可能更常见于感染黏膜部位。 96 组织驻留记忆细胞也可能表现出与循环记忆不同的功能。 98 例如，睾酮 RM 可以诱导炎症信号，增加细胞招募和抗体在组织中的积累， 61 组织 B 细胞也可能表现出非抗体依赖的功能。 53
总体而言，关于人类、上呼吸道、肺部、肠道及其他组织中疫苗诱导 B RM 存在许多知识空白。目前尚不清楚 B 细胞的疫苗生成需要哪些信号 RM ，B 细胞的耐久性 RM 以及 B RM 细胞的重新激活速度。
近年来，人们在人类中对 B Mem 疫苗的理解取得了巨大进展。显然，许多疫苗会产生 B，B Mem Mem 的频率和亲和力成熟度可以随着较长时间改善，B Mem 即使在单次免疫后也能产生，且特异性的多样性是 B Mem 的核心属性。目前有许多机会可以解决上述 Mem 知识缺口。
CD8 T 细胞记忆：持久性
关于人类 CD8 T 细胞寿命的最佳数据来自对接受黄热病毒（YFV）疫苗的 HLA-A2 受体的氘标记研究，随访时间长达 2 年。 40 使用肽类：MHC（pMHC）多聚体，研究人员观察到所有时间点的 YFV 特异性记忆 CD8 T 细胞。基于荧光激活细胞分选（FACS）与氘质谱联用技术，YFV 特异性记忆 CD8 T 细胞平均每 460–493 天（1.3 年）分裂一次，并主要保持类似干细胞的记忆表型（T SCM ）。 40 99 有证据表明，CD8 T SCM 的亚群可能被稳定维持。 100
在 COVID 大流行期间，对 CD8 T 细胞记忆进行了大规模研究。 25 101 通过激活诱导标记（AIM）、细胞内细胞因子染色（ICS）或 pMHC 多聚体测定，发现 COVID mRNA 疫苗在大多数接种者体内产生了循环记忆 CD8 T 细胞。 102 29 101 103 104 接种 mRNA 疫苗后 6 个月，约 40%–65%的人体内可检测到疫苗特异性记忆 CD8 T 细胞，腺病毒载体疫苗观察到相似频率，具体取决于研究。由于研究规模通常不足以直接计算记忆 CD8 T 细胞的持久性，但在具有纵向或横断面数据的疫苗免疫记忆研究中，COVID mRNA 疫苗接种后循环记忆 CD8 T 细胞的动力学 26 29 105 106 与 SARS-CoV-2 感染后记忆 CD8 T 细胞计算的 150-至 200 天单相半衰期（T 1/2 ）没有明显差异（图 3）。 25 101 一般来说，重组蛋白疫苗或灭活病毒/细菌疫苗不会诱导 CD8 T 细胞记忆，或者仅偶尔以低水平诱导。 这也适用于 COVID 重组蛋白和灭活病毒疫苗。 29 38 107 每年或变异 mRNA 加强免疫对健康个体记忆 CD8 T 细胞的频率有适度持久的 影响。 108 109 110 在一个独特的案例中，一个人在 29 个月内接种了 217 次 mRNA-LNP 疫苗；当在该个体 215 次 mRNA-LNP 免疫后 6 个月测量 T 细胞反应时，记忆 CD8 T 细胞的频率比接种了 3 次免疫的人高 5–10 倍。 111 有趣的是，这些记忆 CD8 T 细胞的功能正常。目前，由于 SARS-CoV-2 的流行和地方性，导致频繁暴露和再暴露，因此在 COVID 疫苗接种后评估超过 1–2 年的 T 细胞记忆通常不可行。 109 112
考虑到其他人类疫苗，CD8 T 细胞记忆似乎在超过 10 年后会下降，特别是在可以确信排除抗原再次接触的情况下。接种一次天花疫苗会引发强烈的急性 CD8 T 细胞反应，通过 pMHC 染色，这种反应呈现双相衰减，首先在约 3 个月内迅速下降，然后在接下来的 3 个月内似乎趋于稳定。 113 对在 20-60 年前接种过天花疫苗的人群进行横断面测量，发现循环记忆 CD8 T 细胞，约 50%的人在接种疫苗 20 年以上后仍有可测量的 CD8 T 细胞记忆。 114 仅考虑仍有 CD8 T 细胞阳性的 50%人群，计算得出 t 1/2 为 9-15 年。另外，在 SARS-CoV-1 疫情中的患者，在 17 年后仍有可测量的记忆 CD8 T 细胞。 115 因此，在没有抗原接触至少 20 年的情况下，记忆 CD8 T 细胞仍可被检测到，至少在某些情况下是这样。
总之，减毒活疫苗、mRNA 疫苗和病毒载体疫苗均能明确激发强大的 CD8 T 细胞反应（图 1），其幅度有时与急性病毒感染中观察到的循环 CD8 T 细胞反应相当。但仍存在重要的知识空白。对于任何疫苗，关于接种者体内 5 年、10 年或 50 年期间的 CD8 T 细胞记忆的纵向或横断面研究仍然非常有限，特别是使用 pMHC 多聚体直接识别疫苗特异性细胞的研究。 108
CD8 T 细胞记忆：功能
针对急性抗原暴露，小鼠中产生的记忆 CD8 T 细胞通常具有快速表达干扰素（IFN）-γ的功能表型，并常伴有肿瘤坏死因子（TNF）和白细胞介素（IL）-2 的表达。然而，与人类记忆 CD8 T 细胞相比，快速细胞因子分泌并非其一致特征。因此，多项依赖快速细胞因子分泌的早期 COVID 疫苗研究得出结论：mRNA 疫苗未引发 CD8 T 细胞反应，而腺病毒载体疫苗则可以。当使用细胞内流式细胞术（ICS）、AIM 测定法或 pMHC 四聚体在更长的激活期（18 小时）后进行评估时，明确显示大多数个体对 COVID mRNA 疫苗产生了 CD8 T 细胞反应。人类记忆 CD8 T 细胞功能上的这种差异仍待深入探索。
针对 COVID 疫苗的记忆性 CD8 T 细胞能够识别多种 SARS-CoV-2 变异。 118 120 在疫情期间，曾强烈指出 T 细胞在保护性免疫方面没有机制相关性， 121 部分基于疫苗临床试验的保护相关性分析。当然，只有可测量的免疫学参数才能作为相关性指标，而 T 细胞反应测量被排除在 COVID 疫苗相关性研究之外。随着时间的推移，人们逐渐认识到 T 细胞在 COVID 中具有相关性，这与 T 细胞在许多急性感染中的免疫作用是一致的。 122 观察到记忆性 CD8 T 细胞对突破性感染能迅速作出反应， 58 108 记忆性 CD8 T 细胞与病毒感染清除的速度相关， 108 这与 CD8 T 细胞在 COVID 初发病例（未接种疫苗者）中与病毒清除相关的现象一致。 123 124 HLA 免疫遗传学以及医疗工作者血清转化关联也表明 T 细胞具有重要作用。 125 126 这些结果很可能是通过经典 CD8 T 细胞杀伤病毒感染的细胞来机制性地介导的，尽管评估其他可能有助于人类对 COVID 产生保护性免疫的 CD8 T 细胞功能将具有重要价值。
CD8 T 细胞记忆：组织记忆和混合免疫
理解疫苗在人类体内循环记忆 CD8 T 细胞的持久性非常重要。同样重要的是了解记忆 T 细胞是否存在于人体组织中——如果是，它们是否表现出与循环记忆 T 细胞相似的持久性和动力学。大量高质量的证据表明，SARS-CoV-2 感染会导致 T 细胞在肺部和上呼吸道组织中存在，但仅接种疫苗只会导致循环 CD8 T 细胞记忆。CD8 T 细胞在接种疫苗者组织中观察到的情况，很可能反映了感染的贡献——包括明显感染和隐性感染。虽然炎症可以急性地招募 T 细胞进入组织，但在小鼠模型中，CD8 T 细胞的持久性组织驻留对于在组织中遇到同源抗原的细胞最为显著。考虑到人类与小鼠之间表面积存在 300 倍的差异，质量存在 3000 倍的差异，组织记忆的区室化在人类中可能被放大。 目前尚不清楚肌肉注射疫苗是否能增强人体肺部或上呼吸道等黏膜组织中已存在的 T RM 细胞。总体而言，目前还没有确切证据表明人体在肌肉注射疫苗后会产生黏膜 CD8 T RM 细胞的初始免疫或增强免疫。相比之下，突破性感染确实能唤醒循环中的疫苗诱导型 CD8 T 细胞 58 103 108 112 ，并且感染部位的组织中能检测到 T 细胞 92 96 128 。根据对接种疫苗者黏膜固有层活检的结果，口服伤寒疫苗（Ty21a）可能诱导产生 CD8 T RM 细胞。 131
与上文讨论的表达 IFN-γ 的 CD8 T 细胞差异相关，在混合免疫人群中，IFN-γ 是记忆性 CD8 T 细胞最显著增强的特征。132
我们对疫苗诱导的 CD8 T 细胞记忆的理解仍存在令人惊讶的知识空白。人类疫苗产生的记忆 CD8 T 细胞的持久性需要在超过 10 年的时间框架内进行额外的定量纵向或横断面评估，以更好地理解疫苗免疫记忆，最好是在非地方性或流行性病原体的背景下进行，以便排除抗原再暴露作为混杂变量的可能性。此外，人类疫苗诱导的记忆 CD8 T 细胞似乎比预期的具有更多的功能多样性。总的来说，虽然针对活病毒和 mRNA 疫苗的急性 CD8 T 细胞反应通常很强烈，但这种记忆的长期持续性和特征仍然是需要进一步研究的领域。
CD4 T 细胞记忆：持久性
CD4 T 细胞记忆与 CD8 T 细胞记忆有许多相似之处，但它们并不完全相同。无论是循环 CD4 T 细胞记忆还是 T RM ，情况都是如此。在疫苗的背景下，最值得注意的是，CD4 T 细胞记忆可以在对蛋白质和多糖疫苗的反应中强烈产生，而 CD8 T 细胞记忆通常在这些疫苗方式中并未观察到，例如，在年度流感疫苗接种中观察到强烈的 CD4 回忆反应，但未观察到 CD8 T 细胞反应。 89
在 COVID 背景下，CD4 T 细胞记忆已被广泛量化。首次感染 SARS-CoV-2 会导致记忆 CD4 T 细胞频率显著升高，两项大型研究确定其在最初 8 个月内具有 94 天和 201 天的半衰期。通过单克隆 pMHC 多聚体追踪，早期半衰期为 20 天，后期半衰期为 377 天。在接种两剂 COVID mRNA 疫苗后，可检测到超过 6 个月的记忆 CD4 T 细胞。重组蛋白加佐剂（Novavax [NVX]）和基于病毒载体 Spike COVID 疫苗（Ad26.COV.S，“Ad26”）也能产生记忆 CD4 T 细胞，在疫苗接种后 6 个月，其频率与 mRNA 疫苗大致相似。mRNA、蛋白或病毒载体 COVID 疫苗的循环 Spike 特异性记忆 CD4 T 细胞的幅度，大于或等于初次 SARS-CoV-2 感染。在 6 个月内观察到 Spike 特异性记忆 CD4 T 细胞的衰减有限。此外，第 3 剂和第 4 剂疫苗接种对 SARS-CoV-2 特异性记忆 CD4 T 细胞频率的影响较小（图 3）。 108 109 灭活病毒 COVID-19 疫苗确实诱导了可检测至 9 个月的持久性 CD4 T 细胞记忆。 135 由于 SARS-CoV-2 变异株的疫情浪潮以及未记录感染的较高频率，评估 COVID 疫苗的长期记忆已被阻碍（图 3）。
在 HIV Env 免疫接种后，记忆 CD4 T 细胞的稳定频率至少持续了 18 个月。 136 关于 BCG 结核疫苗接种的持久性 T 细胞记忆的报告，由于用于 BCG 检测的经典抗原也常出现在环境分枝杆菌中，因此受到干扰 137 ；然而，在一项临床候选结核（TB）疫苗的研究中，证明了 CD4 T 细胞记忆持续约 3 年，并有证据表明 CD4 T 细胞记忆将持续更长的时期。 138 小痘苗的长期记忆 CD4 T 细胞数据也已获得。此外，50 多年前接种疫苗的 52%个体仍有可检测的（IFN-γ + TNF + ）记忆，平均占 CD4 T 细胞的约 0.002%。 114 在疫苗接种后长达 34 年内，可检测到麻疹特异性 CD4 T 细胞，频率较低。 139 总体而言，在数年和数十年间对人类疫苗相关 CD4 T 细胞记忆进行定量评估仍然有限，因此无法就疫苗引起的 CD4 T 细胞记忆的持久性得出全球性结论。
CD4 T 细胞记忆：功能
存在多种 CD4 T 细胞类型——T H 1、滤泡辅助性 T 细胞（T FH ）、T H 2、T H 17、CD4-CTL、iTreg——它们具有不同的功能，通常伴随着不同的迁移特性，并且每种类型可能具有独特的免疫记忆生物学。过去，记忆 CD4 T 细胞通常仅基于 IFN-γ ELISPOT 进行定义，该方法主要测量 T H 1 细胞。pMHC 多聚体是一种更无偏倚的方法，但受限于单一表位和 HLA 等位基因的限制。此外，II 类 pMHC 多聚体主要识别高亲和力 T 细胞受体（TCR），这代表了整体 T 细胞反应的一个子集。因此，对多种表位进行广泛评估可以更全面地评估 CD4 T 细胞记忆。在此方面，AIM 检测具有重要价值，因为它可以同时检测数百种表位，并且不受限于细胞因子检测。 29 102 没有任何实验方法可以完美地测量特异性抗原的 CD4 T 细胞，因此结合来自多种实验方法的信息和见解对于理解 CD4 T 细胞记忆、人类疫苗以及更广泛领域具有重要价值。
使用 mRNA-LNP、重组蛋白加皂苷基佐剂或腺病毒载体进行的一针 COVID 疫苗显示出这些疫苗主要诱导 T H 1 和 T FH CD4 T 细胞记忆，检测到极少量或无 IL-17 + 或 IL-5/13 + 记忆细胞。 26 29 110 134 140 这适用于使用相同或类似疫苗平台的其它疫苗，例如实验性 HIV 疫苗（mRNA-LNP、 141 蛋白+佐剂、 142 腺病毒载体 143 ）、呼吸道合胞病毒（RSV）（蛋白+氢氧化铝或皂苷佐剂）、 144 或流感 mRNA-LNP。 145 T H 1 细胞在新的抗原性挑战后 7 天内可在循环中观察到。 58
T FH CD4 T 细胞是帮助 B 细胞的专门提供者，因此它们对大多数人类疫苗至关重要。 146 147 现在已经明确证实了记忆 T FH 细胞（静止的循环 CXCR5 + CD4 T 细胞）的存在。 148 149 许多疫苗能在人体中诱导强烈的 T FH 反应。 26 29 35 89 133 150 151 152 153 154 T FH 细胞对大多数 B 细胞反应是必需的，并且是中心角色，与 B Mem 细胞一起，在感染或加强免疫接种的再免疫抗体反应中起重要作用，通过增加抗体滴度来提高快速控制病原体的可能性。 23 155 记忆 T FH 细胞能在突破性感染或再次接种后 7 天内迅速作出反应。 35 156 157 在接种两剂主要 COVID mRNA 疫苗后，观察到记忆 T FH 细胞存在时间超过 6 个月，并且在接种疫苗后的 2 到 6 个月内频率基本稳定。 29 108 153 流感特异性记忆 T FH 细胞可以在每年流感免疫接种的 3 年内被检测到。 152 破伤风特异性记忆 T FH 细胞存在于所有随机选择的美国成年捐赠者中，这表明存在 1 到~20 年的 T FH 记忆。 148 关于疫苗记忆 T 细胞的详细和长期持久动力学仍需确定。 FH
目前研究最透彻的疫苗相关 T H 2 或 T H 17 免疫记忆是百日咳（百日咳）疫苗。百日咳疫苗接种后数年可观察到 T H 1 和 T H 2 免疫记忆 CD4 T 细胞。全细胞百日咳（wP）疫苗可诱导以 T H 1 为主（产生 IFN-γ）的免疫记忆 CD4 T 细胞。相比之下，更现代的无细胞百日咳（aP）疫苗可诱导以 T H 2 为主（产生 IL-5、IL-4 和/或 IL-13）的免疫记忆 CD4 T 细胞。T 46 158 159 T H 17 免疫记忆 CD4 T 细胞也有观察到，主要是在儿童时期首先接种 wP 的人群中。值得注意的是，首次接种系列疫苗后形成的 T H 1、T H 2 或 T H 17 百日咳免疫记忆 CD4 T 细胞的印记可保持数十年，即使在多次加强免疫后也是如此。百日咳 CD4 T RM 细胞可在上呼吸道中检测到（见下文）。此外，对全部百日咳抗原进行全基因组检测以评估人类 CD4 T 细胞的反应性，发现百日咳蛋白被识别，而这些蛋白在 aP 疫苗中不存在；平均可识别 15 个非疫苗抗原和 1 个 aP 疫苗抗原。 45 与 wP 疫苗相比，aP 疫苗提供的保护性免疫力持续时间较短，1970 年代以来，百日咳病例急剧增加。 46 161 然而，初始基础免疫疫苗（wP 或 aP）的特点导致在多次 aP 加强免疫后以及显然在多次自然接触百日咳杆菌后，T H 1/T H 2/T H 17 记忆细胞产生长期差异。
总体而言，人类接种疫苗后记忆性 CD4 T 细胞的抗原无持续性及动力学特征仍有待完全阐明。此外，文献中默认的推论——即所有 CD4 T 细胞亚型（如 T H 1、T FH 等）的记忆性持续时间与人类记忆性 CD4 T 细胞相当——可能成立；然而，这一点仍需明确证实。iTreg 记忆细胞在接种疫苗后通常非常罕见， 96 162 但在多次接种 COVID 加强疫苗后，有迹象表明存在 iTreg 记忆。 109 163 有时通过加强免疫引发的回忆性抗体反应来推断疫苗 CD4 T 细胞记忆，但 CD4 T 细胞和 B 细胞记忆均对回忆性抗体反应有贡献，而人类或大型动物回忆性抗体疫苗研究尚未区分每种细胞类型的贡献。
CD4 T 细胞记忆：组织记忆与杂交免疫
非淋巴组织中的 CD4 T RM 细胞可以直接对病原体 164 产生保护作用，并且还可以执行多种功能以使非 CD4 T 细胞自主的免疫保护，包括病原体检测和警报功能 165 ，以及为各种先天性和适应性细胞类型招募和提供帮助 60 166 167 168 ，并通过跨细胞运输和渗出快速增加局部组织抗体浓度 60 61 。在 COVID 的背景下，循环中的病毒特异性 CD4 T 细胞与突破性感染后的快速回忆和组织中较低的病毒载量相关 58 108 123 124 。据推测，COVID 疫苗诱导的循环记忆 CD4 T 细胞在突破性感染期间参与局部组织控制，并随后可能成为局部 T RM ，但这尚未得到直接证实。CD4 T RM 细胞在小鼠模型中已被多种实验性疫苗所证实，但目前存在相当大的争议，即目前获批的任何疫苗是否都能诱导新的 CD4 T RM 。对人类受试者的上呼吸道拭子采样表明，CD4 T RM 的总体频率在 12 个月以上保持稳定。 96 特异性 CD4 T 细胞仅在感染或混合免疫后才出现，单独接种疫苗则没有。 RM 与感染相比，总 CD3 特异性 T 细胞的发现具有可比性。 96 通过支气管肺泡灌洗，对下呼吸道也获得了相似的结果。 + 128 研究者交替得出结论，认为疫苗诱导的 T 细胞受到干扰，可能被错误分类为单独接种疫苗而无明显 SARS-CoV-2 感染的人（2022-2023 年受试者中有 30%-50%）。 109 112 170 171 172
百日咳特异性 CD4 T 细胞主要在完成全细胞百白破疫苗接种的人群中观察到，而在完成无细胞百白破疫苗接种的人群中未观察到。结合百日咳杆菌感染会驱动 T17 细胞分化和百日咳杆菌暴露可能现已广泛存在的知识，可以推测人体上呼吸道中观察到的百日咳特异性 CD4 T 细胞是儿童时期由全细胞百白破疫苗接种启动的分化的 T 细胞克隆，然后在呼吸道百日咳杆菌暴露后募集到上呼吸道并分化为 T17 细胞。值得注意的是，在完成无细胞百白破疫苗接种的人群中上呼吸道 T 细胞数量较少。在小鼠模型中，上呼吸道对百日咳感染的防护依赖于 T17 细胞，而在最生理学上接近人类的灵长类动物模型中，这种防护与 T17 细胞相关。总体而言，目前可获得的关于人体呼吸道 CD4 T 细胞的数据，主要来自 COVID-19 和百日咳，无法区分 T 细胞是疫苗接种产生的循环记忆 T 细胞在感染时“被拉入”组织，还是 T 细胞是感染新诱导的细胞克隆。
口服疫苗可能诱导肠道或咽部组织中产生 CD4 T RM 细胞。在动物模型中，口服疫苗接种或感染后存在大量肠道 T RM 细胞的证据。关于活疫苗脊髓灰质炎疫苗接种后人类肠道 T RM 细胞的证据极少。 15 口服伤寒疫苗在人类回肠固有层中诱导 CD4 T RM 细胞，并有 IL-17 𝛼 表达的证据。 175
人类 CD4 T RM 细胞的寿命尚不清楚。虽然人类上呼吸道中总 CD4 T RM 细胞频率在超过 12 个月内保持稳定， 96 但有必要追踪特异性抗原细胞以直接证明其寿命。鼻内麻疹疫苗接种产生了 T 细胞记忆但未产生抗体，并在非人灵长类动物在 17 个月后受到挑战时提供了部分麻疹保护；然而，该研究未定义 T RM 细胞或区分 CD4 和 CD8 T 细胞记忆。 176 类似地，目前从人类组织中获得的 SARS-CoV-2 数据并未证明组织中的 T 细胞是由疫苗接种所激发的。
总体而言，很明显人类疫苗几乎在所有情况下都会产生 CD4 T 细胞记忆（图 1）。疫苗产生的 CD4 T 细胞记忆在某些情况下可以持续数十年，并且可以针对不同疫苗产生多种类型的 CD4 T 细胞记忆。上述是关键的知识空白。
抗体记忆：持久性
抗体对疫苗至关重要。抗体是大多数疫苗的主要保护机制，它们是几乎所有人类疫苗的保护相关指标，并且是某些疫苗的唯一保护机制。 15 177 与记忆 B 细胞和 T 细胞相比，抗体在技术和经济上更容易测量，因此抗体代表了人类疫苗免疫记忆持久性的绝大多数数据（另见 Fields 和 Bhattacharya 178 ）。
高质量的数据显示，在接种天花疫苗后，如果没有抗原再次暴露，循环抗体滴度可以稳定维持超过 88 年，具有无限半衰期。这些数据之所以关键，是因为缺乏抗原再次暴露。麻疹疫苗是另一种能够产生终身循环抗体滴度的活病毒疫苗，尽管不能排除这种极强传染性病毒的不时再次暴露。腮腺炎疫苗和风疹疫苗是另外两种减毒活病毒疫苗，在 20 世纪 70 年代和 80 年代作为单剂量儿童疫苗接种使用，两者都能产生持久抗体滴度，具有近乎无限的半衰期。黄热病病毒疫苗（也是减毒活疫苗）已知在单次免疫后能诱导持续 30-35 年的抗体滴度，并怀疑能诱导近乎无限的半衰期抗体持久性。
虽然已经明确证实，人类在接种一次疫苗后，抗体反应可以持久，但许多抗体反应的半衰期要短得多。与天花疫苗不同，破伤风疫苗（破伤风类毒素蛋白加氢氧化铝佐剂）或白喉疫苗（白喉类毒素蛋白加氢氧化铝佐剂）即使在接种 3-6 剂次后，产生的抗体反应的半衰期也约为 11-19 年。疟疾 RTS,S 疫苗的长期抗体半衰期约为 2 年。1991 年瑞典所有年龄段的人群中都检测到同样水平的脊髓灰质炎病毒抗体，这表明在没有额外免疫接种或接触病毒的情况下，数十年来抗体维持稳定。这项研究尤为突出，因为瑞典人群是进行此类研究的近乎理想的现实世界队列。瑞典数十年来已经消灭了脊髓灰质炎，使用的是单一供应商的灭活脊髓灰质炎病毒疫苗（IPV，即萨克尔疫苗），5 岁以后不再进行加强免疫，瑞典还拥有出色的公共卫生监测和医疗记录。 在该瑞典研究中，破伤风和白喉抗体在数十年间逐渐下降。 183 再次强调，并非所有抗体免疫记忆都是平等的。
人们常常声称，COVID mRNA 疫苗仅诱导短期抗体反应；这是不正确的。这种误解部分源于疫情期间将短期抗体滴度下降和针对新出现病毒变异株的免疫力降低与中和抗体逃逸相混淆。mRNA COVID 疫苗在接种一剂后即可产生可检测的抗体反应，接种两剂后可产生高 IgG 滴度。大部分急性抗体反应是由短期存在的 B PC 产生的；因此，高循环抗体滴度会随着血液中人类 IgG 蛋白的半衰期（约 21 天）（图 2C）而衰减。这种快速衰减可持续 3-6 个月。 29 184 185 然而，mRNA COVID 疫苗会产生长寿 B PC ，它们对循环 IgG 的贡献在短期存在的 B PC 产生的 IgG 消退后即可观察到，这揭示了在疫苗接种后约 6 个月时，其半衰期远长于 1 年（图 2C 和图 3）。 186
鉴于两剂 mRNA 疫苗能激发显著的 CD4 + T 细胞、CD8 + T 细胞和 B 细胞记忆，且存在一些长寿 B PC 细胞，因此预测三剂 mRNA 新冠疫苗方案将诱导更持久的抗体是合理的。人体免疫系统可以对 SARS-CoV-2 感染产生持久且有效的反应，并形成混合免疫。此外，许多人类疫苗采用三剂方案，其中最显著的持久抗体是在接种第 3 rd 剂后形成的。事实上，在接种三剂 mRNA 疫苗后，持久抗体滴度的产生有显著改善，表现为更高的峰值、更慢的初始衰减速率以及显著更高的设定点，基于 400 天的动力学分析，可能产生稳定的高滴度循环中和抗体超过 10 年 186 。这在一项对约 500 名成人的纵向研究中得到最佳证明 186 。在接种两剂 mRNA 疫苗后 6 个月，抗体滴度与由 SARS-CoV-2 感染产生的抗体滴度相似或更高；这一点对于结合抗体和中和抗体都成立。 29 186 为参考，SARS-CoV-2 感染在单次感染后会产生持久的循环抗体，短期滴度显著低于两剂 mRNA 免疫，而 1 年的滴度与两剂 mRNA 免疫相似。 29 184 186 尽管 mRNA-LNP 剂量不同，辉瑞和莫德纳疫苗的抗体持久性结果相似。 29 186
总体而言，COVID mRNA-LNP 疫苗的数据与乙肝、破伤风及其他蛋白质疫苗的知识相符：一次剂量可引发适度的抗体反应，两次剂量产生更多抗体但受抗体快速衰减的动力学主导，三次剂量则能产生更高峰值的抗体滴度并显著提升抗体水平的持久性（图 3）。从概念上讲，免疫系统整合复杂信号——如炎症、抗原水平、生理应激、组织损伤及其他感染相关特征——作为成本效益能量分析，以决定是否投入资源于长效 B 细胞生产，因为长效 B 细胞合成是不可逆转的未来能量消耗承诺。在此框架下，疫苗的重复暴露可能被免疫系统解释为在现有抗体滴度条件下重复感染，从而提高免疫系统产生更多长效 B 细胞以获得未来再暴露持久保护的几率。
COVID 疫苗还提供了一个非常有价值的基准，用于比较不同疫苗技术的免疫记忆，因为许多疫苗同时被引入人体并获准使用，而 COVID 疫苗代表了多种正交的疫苗技术，包括 mRNA-LNP、腺病毒载体（Ad26.COV2.S 或 ChAdOx1）、蛋白质+佐剂（皂苷基或 Toll 样受体[TLR]配体）以及灭活病毒体+氢氧化铝，从而促进了多种疫苗技术的实时比较。这些疫苗技术之间头对头的抗体持久性比较（超过 1 年）有限，尤其是在未感染人群中。在疫苗接种后 6 个月，mRNA 或蛋白质+佐剂（NVX-CoV2373）的抗体滴度相似，而单剂量的 Ad26 导致抗体滴度较低。在异源加强针后，3 剂量的抗体滴度也相似，其中 mRNA 疫苗通常在 90 天时给出最高的滴度，但也有一些证据表明异源加强针有益。 187 与 BNT+BNT+BNT 相比，BNT+BNT+Mod 或 BNT+BNT+Ad26 的中和抗体滴度有所增加；使用 ChAdOx1 进行初始免疫的个体从异源 mRNA 加强针中获得了 10 倍的益处。 187 最后，值得注意的是，一位接受了 217 次 mRNA-LNP 免疫的个体，在 215 次仅使用原始 mRNA COVID 疫苗免疫后 6 个月，其刺突结合抗体水平比接受三剂疫苗的个体高 5 倍，奥密克戎中和抗体水平高 12 倍。 th 111
灭活病毒 COVID 疫苗（CoronaVac 或 BBIBP-CorV）未诱导出持久的抗体，因为在 9 个月后没有检测到中和抗体，而结合性 IgG 持续下降。 135 188 使用免疫原性更强的疫苗，9 个月的抗体滴度可以被提升，而灭活病毒 COVID 疫苗确实诱导了持久的 CD4 T 细胞记忆；观察到的增强反应与 CoronaVac/BBIBP-CorV 同时诱导 B 细胞和 CD4 T 细胞记忆相一致。 88 135
标准的年度流感疫苗是灭活病毒疫苗，主要是裂解病毒形式，且主要为非佐剂型（除适用于老年人的 Fluad 疫苗外）。由于感染免疫史的广泛性，流感免疫记忆的独特性难以理解，这取决于接触次数和出生年份而有所改变。人类血液中总流感 IgG 水平很高。标准流感疫苗接种的抗体反应会被预先存在的 IgG 滴度所减弱。无论后续反应的强度如何，骨髓中发现的流感疫苗特异性 B 细胞通常寿命短暂，12 个月后不再可检测，这表明传统流感疫苗的免疫原性极低（无佐剂和化学固定裂解的病毒，两者共同限制了 T 细胞辅助的效价和抗原可用性）以及预先存在的免疫力高水平，共同阻止了传统流感疫苗接种后产生持久抗体（>1 年）的持久性。这也表明，流感中绝大多数的长期 IgG 反应是由感染诱导的，而非疫苗诱导的。
一个注意事项：在老鼠模型中已有数百项关于抗体持久性的研究，但在老鼠身上产生持久性抗体（长寿 B 细胞）远比在人类身上容易；在老鼠身上，单次使用带有广泛佐剂的蛋白质就足够了，但在人类身上则不然。这可能是因为在预期寿命为几个月（假设野外平均老鼠寿命约为 5 个月）与预期寿命为几十年（当前人类平均寿命约为 936 个月，相差超过 100 倍）的物种中，产生能够持续合成大量蛋白质（抗体）的长寿 B 细胞的能量/代谢成本存在基本差异。
有时声称某些抗原本质上会阻碍持久的抗体反应。当针对具有相同佐剂的流感病毒和 HIV 蛋白进行直接测试时，未观察到抗体反应持久性方面的差异。抗原的多价性对免疫反应有显著影响。狂犬病病毒和水疱性口炎病毒（VSV）在其病毒粒子上有密集、高度重复、近乎结晶的糖蛋白受体阵列。这导致小鼠对 VSV 的中和抗体反应异常迅速。在人类中，单剂量的狂犬病疫苗（除病毒 RNA 基因组外不含佐剂）在第一年出现初始衰减后，可产生至少 15 年的稳定中和抗体滴度。这表明多价性在触发持久抗体记忆生成中起主导作用。 观察到多聚体或病毒样颗粒（VLP）疫苗通常能诱导更高且更持久的抗体反应（例如乙型肝炎病毒、人乳头瘤病毒[HPV]），这促使人们深入研究了价性对免疫学的影响，研究表明，与单体抗原相比，增加价性会导致 BCR 刺激增强、B 细胞增殖、T 细胞相互作用、生发中心 B 细胞数量增加以及 B PC 分化。 197 198 199 200 恶性疟原虫 CSP 重复序列似乎对 B 细胞反应的持久性具有矛盾的影响。 182 膜结合抗原，如 mRNA 疫苗或病毒载体表达的表面糖蛋白，可能提供类似的 BCR 相互作用增加的益处，包括诱导 B PC 分化。 141 201 202
抗体是由 B PC （在最近增殖时有时被称为浆细胞 203 ）产生的。长寿 B PC 主要存在于骨髓中 204 ，尽管它们也可以在其他淋巴组织中 205 甚至非淋巴组织中被检测到 206 。短寿 B PC 可以在血液中被检测到，通常认为其寿命为几天。长寿 B PC 存在不同的亚群，基于表型标记和基因表达谱，这可能代表具有不同寿命编程的 B PC 。 207 目前尚不清楚是否存在长寿骨髓 B PC 的稳定表面标记，因为破伤风疫苗特异性骨髓 B PC 的总体群体与新冠病毒疫苗特异性骨髓 B PC 不匹配 208 ，尽管新冠病毒疫苗诱导了持久的血清抗体滴度（Srivastava 等人 186 ，见上文）。 尽管有模型提出疫苗抗体滴度可以通过缓慢的稳态 43 或旁观者 18 42 增殖和分化，由长效 B Mem 维持数十年，但最可靠的实验数据支持长效 B PC 是一种独特的细胞类型，其中至少一部分细胞可以存活并持续数十年产生高水平的 Ig。这在几个关键研究中得到证明，包括相关性数据 19 以及疫苗接种后长期 B 细胞耗竭的灵长类模型 209 。在人类中，通过 CD20 CAR-T 介导的系统性红斑狼疮（SLE）患者深 B 细胞耗竭的干预显示，B Mem 对于维持 24 个月内相对稳定的循环抗体（麻疹、破伤风、肺炎球菌）是必不可少的，这与大多数自身反应性抗体的显著减少形成对比。 210 总体而言，很明显人类 B PC 可以具有较长的寿命，但在理解疫苗接种后 B PC 和 B PC 亚群的持久性方面仍存在重大知识空白。
抗体记忆：功能
抗体具有多种功能，其中许多在不同情境下对保护性免疫至关重要（图 1）。这些内容在综述和教科书中都有详细阐述。简而言之，中和抗体在许多情境下是最重要的保护性抗体——HIV、破伤风毒素和 COVID-19 就是明显的例子。“非中和”抗体是一个统称，可以指没有可测量的保护活性或作用的抗体，也可以指具有传统中和功能之外的功能且在保护中发挥作用的抗体——抗体的保护作用可以通过被动转移实验直接证明，因此体内直接证据应是判断抗体保护机制的最重要的指标。例如，天花病毒（痘病毒 variola）是天花病原体，它有两种病毒颗粒形式：细胞内成熟病毒颗粒（IMV）和细胞外包膜病毒颗粒（EEV），两者都参与致病过程，这对痘苗病毒和猴痘病毒也是如此。针对 IMV 的中和抗体具有保护作用。 43 214 对多种 EEV 蛋白具有结合性的抗体具有保护作用，但未观察到病毒中和现象，导致其保护机制在许多年里仍不为人知。具有保护作用的 EEV 抗体完全依赖于免疫球蛋白类别，研究表明，人类抗 EEV 抗体可以通过依赖补体的方式中和病毒颗粒，并且也可以通过结合感染细胞表面的靶蛋白，以依赖补体的方式裂解痘苗病毒感染的细胞。 215 216
在某些情况下，中和抗体的下降速度似乎比结合抗体更快。这可能是由于所使用的检测方法的技术特性，如测量线性或检测限，因为结合检测通常对低浓度的抗体非常敏感。也有可能抗体糖基化模式随时间变化，影响抗体功能，在初次炎症事件后早期具有更高的效力，导致 B PC 分化。 217
抗体记忆：混合免疫和组织免疫
混合免疫提供了对 COVID-19 的更强保护。 218 219 220 如前所述，混合免疫显著提高了对 SARS-CoV-2 的抗体效价和中和广度。在混合免疫的背景下，疫苗接种后抗体反应的持久性也得到了改善。 186 唾液和鼻分泌物中的黏膜 IgG 滴度也增加，这与血浆 IgG 相关，因此可能是黏膜跨细胞转运的产物。 221 222 223 在混合免疫中可在唾液中检测到 IgA，但在单独疫苗接种中则不可检测。 222 223 224 值得注意的是，单独免疫不会诱导鼻 IgA，但感染会，并且在混合免疫中观察到的鼻 IgA 增加非常微小。 221 因此，唾液和鼻 IgA 反应似乎是局部和区室化的，感染后的疫苗接种影响了唾液 IgG 和 IgA，但未影响鼻 IgA。此外，在混合免疫中，感染部位存在局部组织 T 细胞记忆（见上文 T 细胞记忆部分）。总的来说，混合免疫提供的增强保护可能是由于免疫记忆的这些属性的综合作用。
HPV 疫苗最引人注目的方面之一是它对黏膜病原体长期有效率达 99%以上，而该疫苗仅能产生全身性 IgG。 15 这与许多被动 IgG 单克隆抗体（mAb）研究的结果一致，这些研究表明全身性 IgG 可以在多个黏膜表面渗出，其浓度足以提供保护性免疫力，包括针对 SARS-CoV-2。大多数经批准的注射用人类疫苗不会产生显著的循环或黏膜 IgA。然而，IgA 可以作为保护性免疫的重要组成部分，特别是在肠道和上呼吸道，因此持久性疫苗诱导的 IgA 具有很高的研究价值。百日咳鼻内疫苗 BPZE1 可产生分泌性 IgA，至少能持续数月。 225
脊髓灰质炎减毒活疫苗或许是疫苗接种后产生 IgA 的最佳实例，但直接测量脊髓灰质炎疫苗产生的血清或黏膜 IgA 的持久性仍然有限。口服伤寒疫苗和伤寒多糖结合疫苗均能产生与多年保护性免疫力相关的急性血清 IgA，但关于血清 IgA 或黏膜 IgA 反应持久性的证据仍然有限。
结论
人类对疫苗免疫记忆的研究揭示了 B Mem 细胞、记忆 CD8 T 细胞、记忆 CD4 T 细胞和抗体记忆的关键特性，并阐明了当前已获批疫苗技术所能实现的可能性。B Mem 甚至可以在单次抗原暴露后持续 60–100 年，并在数十年间保持明显的稳定性。记忆 CD8 和 CD4 T 细胞也能持续数十年，但似乎遵循着与 B Mem 不同的动力学规律。抗体记忆的持久性因疫苗而异，从不到一年到近乎无限，其动力学规律也与 B Mem 和 T 细胞记忆不同。虽然记忆 CD4 T 细胞几乎可以由所有人类疫苗（除纯多糖疫苗外）产生，但记忆 CD8 T 细胞产生的范围则更为有限，特别是针对活减毒、病毒载体和 mRNA-LNP 疫苗。除了细胞频率，记忆细胞还可能具备一系列改进的功能。B Mem 细胞可以高度亲和力成熟，并在接种疫苗后数月内持续改善，这清楚地表明疫苗的主动免疫影响在免疫接种后的最初几天之外仍然持续存在。 疫苗诱导的记忆性 CD4 T 细胞可以具有不同的 Th1、Th2、Th17 或 Tfh 特征；疫苗诱导的 CD8 T 细胞在功能谱上也不是单一的，包括其 IFN-γ表达的快速性。目前用于人类的疫苗通常不能自身产生组织驻留淋巴细胞，但混合免疫非常普遍，对免疫记忆和防护免疫有重要且强大的作用。
在过去的 5 年里，该领域在全面理解疫苗免疫记忆方面取得了真正非凡的进展，特别是通过深入研究 COVID 疫苗，但仍有许多重要的知识空白存在。人类免疫记忆的多样性和持久性给科学家带来了挑战，尤其是某些细胞的稀有性、许多细胞的组织定位以及未经记录的抗原暴露的潜在混杂因素。上述每个主要部分都描述了关键的知识空白，这些空白可能是未来研究的重点领域。对于未来疫苗的改进，新的疫苗技术和免疫学实验方法为没有现有疫苗的疾病或对现有疫苗进行显著改进提供了广阔的机会。诱导更持久的记忆，特别是骨髓 B PC ，可能会极大地提高疫苗的保护持久性。某些疫苗平台也可能更擅长诱导长期记忆 T 细胞。 理解上呼吸道和其他非注射部位局部组织的免疫反应也是改进未来疫苗开发的关键机会，这可以通过直接评估候选疫苗在相关组织中诱导免疫记忆的能力来实现。 鉴于疫苗是人类最重要的药物之一，通过增强免疫记忆来持续改进疫苗是一个至关重要的目标。
致谢
利益声明
补充信息（1）
参考
疫苗的免疫记忆：免疫力 — Immunological memory to vaccines: Immunity
Hits: 1