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英国年轻人主动感染新冠试验结果登上Nature子刊


SARS-CoV-2在全球大肆传播,虽然现在有预防新冠感染的重症疫苗以及相关的抗病毒药物获批上市,但是对于年轻人来说,新冠的感染通常是轻微的甚至是无症状的,极大地推动了社区传播。目前,SARS-CoV-2的感染和传染的详细时间和过程尚无完全阐明。因此,英国招募了36名18-29岁的年轻志愿者,进行SARS-CoV-2鼻内接种。该研究主要目标是确定在超过50%的志愿者可诱导感染的耐受剂量,次要目标是评估感染期间的病毒和症状动力学。首批研究结果在Nature Medicine(IF=53.44)上发表。

该研究招募了36名18-29岁的健康志愿者,入组前对志愿者进行严重的COVID-19已知风险因素的评估筛查,包括合并症、BMI、血液检查、肝肾功能、凝血功能等。该研究方案获得了英国卫生研究局特设专家伦理委员会的批准以及参考20/UK/0002。在该研究中,所有志愿者都接受通过鼻内滴剂的10 TCID 50剂量SARS-CoV-2/human/GBR/484861/2020(图1)。

Intranasal inoculation of sars-cov-2

图1 招募 18-29 岁的健康成年志愿者参加 SARS-CoV-2 鼻内接种。

SARS-CoV-2感染的动力学

在18名感染者中,从接种40小时(1.67天)开始,通过qPCR进行病毒定量,发现咽拭子采样在病毒感染58小时(2.4天)后可检测到病毒,明显比鼻拭子早(图2a、b)。FFA(病灶形成测试法)与qPCR测定的结果相似,咽拭子采样比鼻拭子更早检测到病毒。随后病毒载量迅速增加,鼻拭子采样在病毒感染112小时(4.7天)后达到峰值,咽拭子采样在病毒感染148小时(6.2天)后达到峰值。然而,在其峰值时,鼻拭子采样的病毒载量明显比咽拭子采样高,无论是qPCR测定法还是FFA测定法(图2d)。

同时,在鼻子和喉咙中,病毒的检测持续多天高水平,从图中可以看到曲线下面积的高累积病毒载量(图2e)。在所有受感染的志愿者中,在感染的14天后qPCR仍然可以检测到病毒,因此隔离需要延长5天,qPCR的循环阈值(Ct)在连续两次鼻拭子和咽拭子中降至33.5以下才符合出院标准。

相比于qPCR,FFA法可检测到活病毒的时间更为有限,鼻拭子和咽拭子的中位时间分别为156小时(6.5天)和150小时(6.25天)(图2f)。感染后清除活病毒的时间分别是244小时(10.2天)(鼻拭子)和208天(8.7天)。

因此,在SAR-CoV-2攻击人体后,病毒在接触2天内开始脱落,并迅速达到高水平,在接触后12天内可检测到活病毒,尽管发病较晚,但是鼻子中的病毒载量明显高于喉咙。

The virus shed rapidly

图2 SARS-CoV-2 接种,经过短暂潜伏期后的病毒脱落迅速达到峰值。

血清中和抗体检测

SARS-CoV-2感染,可通过微量中和或抗刺突蛋白IgG酶联免疫吸附试验(ELISA)检测出。相比于未感染者,所有参加感染的志愿者血清中都产生了抗体,在接种14天后中和抗体滴度为425,在接种28天后进一步上升至863.5。通过ELISA测量的尖峰上升较慢,在第14天192.5ELU ml -1,在第28天增至1549ELU ml -1(图3)。

Comparison between 14 days and 28 days

图3 在接种前和接种SARS-CoV-2后第14天和第28天收集血清。

症状和安全性分析

在接种2-4天后症状开始变得明显,症状最常见于上呼吸道,包括鼻塞、鼻炎、打喷嚏、喉咙痛,还有头痛、肌肉/关节疼痛、不适合发烧的全身症状(图4b、c)。所有症状均为轻度到中度,峰值症状(接种后112小时)与鼻内病毒载量峰值时间密切相关,显著晚于FFA测定的喉咙中病毒载量峰值时间(88小时)(图4d)。然而,尽管鼻内病毒载量与症状之间存在时间关联,但qPCR或FFA的病毒载量AUC与症状评分无相关性(图4e、f)。

Sars-cov-2 attack is related to the peak time of virus load

图4 SARS-CoV-2攻击诱导的轻度至中度症状与病毒载量峰值时间相关,但与强度无关。

SAR-CoV-2感染引起的气味障碍

为了评估SAR-CoV-2感染后气味干扰的程度和动力学,宾夕法尼亚大学进行了气味识别测试(UPSITs)。在隔离期间未感染的志愿者没有观察到气味干扰。然而,83%受感染的志愿者报告了某种程度的气味障碍,在接种的6-7天后UPSIT评分最低(图4a)。50%出现完全嗅觉丧失,大多数在接种第28天前明显改善。在第28天,61%仍报告部分气味障碍。

因此,嗅觉丧失是人类SARS-CoV-2感染是一个共同特征,通常比病毒脱落晚几天出现,大多数人在第28天内消退。

侧向流动检测(LFA)的准确性

侧向流动检测通常用于识别社区中潜在的感染者,但在早期感染中的用途尚不清楚。为了测试侧向流动检测在整个感染过程中的性能,进行早晨鼻咽拭子测试。未感染志愿者的LFA测试呈阳性,而所有受感染的志愿者在接种≥2天时可测出阳性。在接种后4天,LFA法在鼻拭子和咽拭子首次检测病毒(图5a)。qPCR和FFA分别在24-48小时和24小时首次测出阳性(图5c)。当从FFA预测LFA时(鼻拭子),log 10VL是LFA阳性的显著预测因子,ORR为5.01(5e)。总体而言,LFA具体高度特异性,尽管观察到一些与FFA相关的“假阳性”(但不是qPCR)。

The virus shed rapidly

图5 侧向流动检测(LFA)的准确性

讨论

该研究首次报道SARS-CoV-2感染人类的病毒学和临床研究结果。使用10 TCID 50低剂量进行接种,有53%志愿者血清中检测到病毒复制。在不到2天潜伏期,病毒载量迅速上升,在超过1周后传染性病毒产生达到高水平。89%受感染者出现症状,尽管病毒载量较高,但症状始终为轻度到中度、短暂且主要局限于上呼吸道。大多数参与者的嗅觉丧失或障碍,发生时间晚于其他症状,且在90天内无需治疗即可解决。在残留的气味障碍的患者,其嗅觉在随访期间稳步改善,与社区病例的良好长期预后一致。根据临床和放射学评估,没有证据表明受感染的参与者患有肺部疾病。

参考文献

Killingley,Ben et al. “Safety, tolerability and viral kinetics during SARS-CoV-2 humanchallenge in young adults.” Nature medicine, 10.1038/s41591-022-01780-9. 31Mar. 2022, doi:10.1038/s41591-022-01780-9