新型冠状病毒(2019-nCoV)引起的COVID-19已经对全球公共卫生构成极大威胁。免疫系统对控制和清除2019-nCoV至关重要，但是免疫过激可加重肺组织炎性损伤及其他器官损害，而针对COVID-19免疫异常的治疗存在争议也是关注的热点。因此，本文综述了2019-nCoV感染所致的异常免疫应答及潜在的免疫治疗，以深入了解免疫调节在COVID-19中的作用，并为COVID-19的免疫治疗提供思路。
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机体免疫与新型冠状病毒(2019-nCoV)感染密切相关，而大量的炎性细胞浸润和"细胞因子风暴"可以引发病毒性败血症和炎症性肺损伤，以及其他并发症包括肺炎、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、呼吸衰竭、休克、器官衰竭甚至死亡[1,2]。COVID-19的免疫治疗主要是通过恢复免疫系统淋巴细胞功能和抑制炎性免疫损伤，但不同发病时期机体的免疫状态以及如何选择对应的免疫治疗手段依然是很多临床医务人员及基础研究者所困扰的问题。因此，了解2019-nCoV感染的免疫病理机制和相应免疫疗法有助于针对不同时期不同病情的患者开展更加有效的治疗。本文着重对COVID-19相关免疫特点以及当前主要免疫治疗手段进行综述，以期为COVID-19的防治提供理论基础。
免疫系统包括固有免疫系统和适应性免疫系统，固有免疫和适应性免疫协同是机体战胜2019-nCoV感染的关键。通过对COVID-19患者的临床及尸检结果分析发现，重症患者表现出更严重的"细胞因子风暴"、更多的中性粒细胞和肺泡巨噬细胞浸润、更低水平的淋巴细胞计数以及更强烈的补体激活[3,4,5]。此外，中性粒细胞过激释放的大量活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)和细胞因子以及形成的嗜中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps, NETs)是COVID-19呼吸道损伤的重要原因[6,7]。作为细胞因子另一主要来源的肺泡巨噬细胞是"细胞因子风暴"的驱动力，而且2019-nCoV感染肺泡巨噬细胞后能够引起"特洛伊木马效应"进一步加重肺损伤且造成多器官损伤[4,8,9]。然而，在固有免疫系统过度激活后，适应性免疫并不能正常响应以进一步清除患者体内2019-nCoV。潜在原因主要包括2019-nCoV感染NK细胞诱导其凋亡；CD4＋T细胞数量减少但Th1和Th17比例增加；CD8＋T细胞减少且功能耗竭；B细胞相对低水平及中和抗体不足[10,11,12,13,14,15]。以上现象说明在COVID-19发病过程中免疫系统对2019-nCoV应答异常，主要表现在固有免疫异常激活和适应性免疫缺陷。
除了免疫系统对2019-nCoV应答异常外，2019-nCoV自身也可通过多种机制躲避和拮抗宿主的免疫清除，潜在机制包括：避免被体液免疫应答识别、干扰细胞免疫应答功能以及干扰免疫效应分子功能。例如中东呼吸综合征冠状病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)感染后抗原提呈相关的基因表达下调[2,16]；MERS-CoV的4b蛋白在感染过程中抑制NF-κB依赖的固有免疫[17]；重症急性呼吸综合征冠状病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus, SARS-CoV)核衣壳通过干扰三方基序蛋白25(Trim25)介导的视黄酸诱导型基因Ⅰ(RIG-Ⅰ)泛素化抑制IFN-Ⅰ的产生[18]；冠状病毒内切酶Endouclease阻止宿主细胞dsRNA传感器(例如MDA5、OAS和PKR)的同时激活，从而逃避早期宿主细胞的固有抗病毒反应[19]。此外，2019-nCoV隐藏的受体结合区(RBD)能够使其逃避免疫监视[20]。Diao等[14]的研究发现，COVID-19患者的T细胞高表达PD-1和Tim-3从而导致其功能衰竭。一些基础病患者似乎更容易感染2019-nCoV，并且病情的恶化程度更高，这与IFN-Ⅰ的延迟产生有关[4,21]。在2019-nCoV感染早期，机体虽然进行了免疫应答，但是免疫强度较低并且出现免疫延迟，导致病毒大量复制并不断激活免疫系统，这种延迟的信号传导也是炎症风暴的一大重要原因[22]。
就整体免疫系统而言，2019-nCoV感染后前期的固有免疫强度不足是病毒大量复制的根本原因，而延迟的免疫信号、大量病毒复制过度激活的固有免疫系统非特异性应答以及弱化的适应性免疫应答是疾病加重的重要原因。因此，早期加强固有免疫应答，后期合理适度抑制固有免疫应答或加强适应性免疫应答可能是潜在的COVID-19免疫治疗方式之一。
对于COVID-19，不同免疫疗法辅助或联合治疗在临床上已见成效。但是，如何及时合理选用免疫治疗显得至关重要。由此，本文分析了一些主要的COVID-19免疫疗法，以期为临床治疗提供参考。
皮质类固醇激素由于其抗炎活性曾被广泛应用于SARS和MERS的治疗。合理使用皮质类固醇激素确实抑制了炎症风暴，降低了死亡率，缩短了住院时间，减少了继发性呼吸道感染等并发症[23,24]。但是，早期脉冲剂量治疗或长期使用较高剂量皮质类固醇可能延迟病毒的清除，增加病死率[24,25]。现关于皮质类固醇激素在COVID-19中的应用也存在争议。Russell等[26]在《柳叶刀》上的述评表示皮质类固醇激素对COVID-19的治疗弊大于利，并且不主张使用皮质类固醇治疗2019-nCoV导致的肺损伤和休克。然而最近的临床试验证实，与4 321例常规治疗患者比较，2 104例患者随机接受地塞米松(6 mg/d，10 d)显著减少病死率[27]。因此，应该严格根据COVID-19患者疾病严重程度及临床指征(例如难治性ARDS、败血症或败血症性休克)，及时低剂量合理地使用皮质类固醇激素可为COVID-19重症患者带来生存优势[28]。
干扰素反应是固有免疫系统的重要组成部分，IFN的抗病毒活性是通过诱导多种干扰素刺激基因(ISG)介导的，如IFN诱导的溶酶体硫醇还原酶(GILT)，可以限制RNA病毒胞膜的感染性侵入[29]。IFN-Ⅰ能介导树突状细胞(DCs)活化，增强淋巴细胞和巨噬细胞效应以及适应性免疫应答，而早期IFN-Ⅰ表达的延迟是病毒快速稳定复制和免疫病理损伤的重要原因[30,31]。对于SARS和MERS，早期给予IFN-Ⅰ减少了病毒载量，并改善了临床表现，但延迟给药没有任何优势[32,33,34]。同样，早期与利巴韦林联合应用可以适度改善疾病的严重程度[32,33,34,35]。因此，早期IFN-Ⅰ联合抗病毒药物应用可能是治疗COVID-19早期轻症患者的一种有效方式[31,36]。
COVID-19的临床特征已经显示淋巴细胞计数减少和T细胞功能耗竭，而胸腺肽Tα1可促进T细胞的分化成熟[14,37]。有研究通过分析武汉两家医院76例COVID-19病例发现，Tα1能时效性地增加淋巴细胞严重减少患者的T细胞数量，尤其是CD8＋T细胞计数少于400个/μl或CD4＋T细胞计数少于650个/μl的患者，并且降低T细胞上的功能耗竭标志物PD-1和Tim-3的表达[38]。基于Tα1逆转COVID-19重症患者淋巴细胞的减少和T细胞的耗竭，以及降低死亡率，机体免疫低下或受损者可以适当使用Tα1防治COVID-19。
MSC治疗由于可减少失调的炎症反应，改善肺泡液体清除率，并在肺部炎症期间维持肺上皮和内皮的完整性而受到特别关注。大量的临床前研究提供了一致且令人信服的证据，即MSC具有缓解肺损伤的治疗潜力，包括疾病实体支气管肺发育不良、哮喘及不同形式的急性肺损伤和慢性肺病[39,40]，就COVID-19而言，MSC治疗同样是一种非常有潜力的治疗方式。根据Leng等[41]的临床试验结果发现，大多数COVID-19患者移植MSC后，过度活化的T细胞消失，其他免疫细胞功能逐渐恢复正常水平，MSC通过分泌抗炎因子抵抗炎症风暴。2020年1月23日—2月16日在中国北京佑安医院招募的7例COVID-19肺炎患者在MSC移植后2 d，外周血淋巴细胞增多，C反应蛋白减少，分泌过量激活细胞因子的免疫细胞CXCR3＋CD4＋ T、CXCR3＋CD8＋ T和CXCR3＋NK细胞在3～6 d内消失，TNF-α水平显著降低，IL-10水平升高，肺功能和临床症状明显改善[41]。另外，为解决干细胞使用过程中潜在的医源性肿瘤形成风险，并且增强MSC应用的可能性，MSC分泌物获得关注并可能成为有效的替代疗法[42]。因此，MSC治疗代表了一种有希望的辅助免疫调节策略，可改善严重流感的预后，值得进一步研究。
寻求针对2019-nCoV的疫苗是一个紧迫的问题[43]。疫苗接种能有效地遏制病毒传播，并有助于病毒消除和免疫记忆维持。基于SARS-CoV的研究基础，已经筛选出许多2019-nCoV的潜在靶标[44]。早在2020年1月23日防疫创新联盟(CEPI)就宣布资助DNA、mRNA和"分子钳"3种疫苗技术平台，以开发针对2019-nCoV的疫苗。中国卫生健康委员会也正式公告指出，将探索包括灭活疫苗、亚单位蛋白疫苗、核酸疫苗、腺病毒载体疫苗和重组流感病毒载体疫苗在内的至少5种疫苗技术。同时，在2019-nCoV疫苗安全性评估时也应该考虑评估抗体依赖性增强(ADE)现象[38]。中国和美国已经陆续开展了疫苗Ⅰ、Ⅱ期临床试验，国药集团中国生物研制的新冠病毒灭活疫苗以及陈薇院士团队和康希诺生物联合开发的腺病毒新冠疫苗在Ⅰ、Ⅱ期临床试验中表现出良好的安全性和免疫原性，Ⅲ期临床试验也已经正式启动。
进入21世纪以来，人类已经目睹了三大主要的严重致病性β冠状病毒(SARS-CoV、MERS-CoV和2019-nCoV)对社会带来的严重后果。由于2019-nCoV与SARS-CoV的基因相似性(79%)[45]，可能存在使用安全的SARS-CoV疫苗同时具备2019-nCoV疫苗的潜在的交叉保护作用。因此，研发具备多重交叉保护的疫苗也是后期的另一大研究和开发重点。
康复者血浆治疗是指使用已感染完全康复或接种疫苗患者的血浆治疗患有相同感染的患者。除中和抗体外，康复者血浆中还包含其他蛋白质，例如抗炎细胞因子、凝血因子、抗体、防御素、戊糖毒素和其他蛋白质，因此康复者血浆输注具有改善感染导致严重炎症反应的整体免疫调节作用[46]。有研究在8名新出院的COVID-19患者血液中检测到2019-nCoV特异性体液免疫和细胞免疫，并且在所有的14例假性感染试验患者中，13例显示出血清中和活性[31]。较为严重的COVID-19患者在接受静注输入康复者血浆后，炎症细胞因子风暴得到改善，淋巴细胞计数回升[47]。《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》中已经明确提出病情进展较快、重型和危重型患者可采用康复者血浆治疗[2]。因此，在没有2019-nCoV疫苗或特异性疗法时，恢复期血浆疗法特别受关注。然而，JAMA杂志上发表的研究发现，康复者血浆治疗总体无效，但可以改善重症(而非危重)患者临床症状[48]。有研究已经指出COVID-19康复者在2～3个月内机体总抗体水平降低70%以上，且病情较轻患者存在再感染的风险[49]。由于康复者血浆供体间存在差异，这使得最佳剂量和最佳疗效难以确定。康复者血浆治疗是否诱导ADE现象而产生新一波细胞因子风暴的问题仍然需要进一步研究，尽管目前康复者血浆治疗未见明显ADE现象[50]。另外，在康复患者中正确评估抗体反应和收集的康复者血浆中足够的2019-nCoV中和抗体效价至关重要，同时对有妊娠史或输血史的捐献者，建议对人类粒细胞抗原(human neutrophil antigen，HNA)及人类淋巴细胞抗原(human lymphocyte antigen，HLA)进行抗体筛查[2]。
IVIG是从大量献血者血浆中提取的多克隆IgG抗体，可通过多种机制抑制炎症反应。已有研究发现，在病情恶化的早期，大剂量IVIG能够有效改善临床症状，为COVID-19的治疗带来有益效果[51,52]。对58例重症或危重症COVID-19患者的回顾性研究发现，住院48 h内给予IVIG辅助治疗减少了住院时间和呼吸机的使用，并降低了死亡率[53]。免疫球蛋白也在此次疫情中被部分医务人员使用以增强免疫[54]。此外，从康复者血浆中分离的更高效价的多克隆超免疫球蛋白浓缩物和严重COVID-19患者的肺部冲洗液中获得的中和抗体也是新的治疗选择[55]。
单克隆抗体的使用能克服康复者血浆治疗和IVIG制剂在特异性、纯度、低血源性病原体污染风险和安全性方面的许多缺点。随着2019-nCoV RBD的基因和结构被解析，开发单克隆中和抗体阻止其与血管紧张素转换酶2(angiotensin-converting enzyme 2，ACE2)受体的识别并通过FcγR启动适应性免疫应答清除病毒或许是防治COVID-19的一种有效途径[56,57]。有研究发现SARS-CoV特异性人单克隆抗体CR3022可以与2019-nCoV RBD有效结合，但CR3022的表位不是2019-nCoV的RBD，因此不与ACE2结合位点重叠[58]。CR3022可被单独或与其他中和抗体组合开发成为预防和治疗2019-nCoV感染的候选疗法。
细胞因子风暴及其伴随的过度炎症反应已成为治疗COVID-19患者的治疗目标。已有研究指出，免疫细胞的毒性损伤与血清高水平的IL-6密切相关，靶向抑制IL-6可以恢复机体正常免疫[59]。在《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》中已经将托珠单抗作为免疫治疗的一种方式，并给出相关使用指南[2]。IL-6受体(IL-6R)单抗——托珠单抗能结合IL-6R，从而阻断下游信号传导[60]。目前，阻断IL-6的疗法仍是研究中最流行的抗细胞因子疗法。多项临床报告指出，重症患者在使用托珠单抗后机体炎症和临床表征均得到改善，且对于危重症患者建议以低剂量(每次80～240 mg)反复给予托珠单抗，以最大程度地获益[61,62,63]。此外，其他炎性因子(如TNF-α、IL-1β等)抗体阻断剂的具体安全有效性也值得进一步研究。
本文概述了COVID-19患者的免疫系统异常应答，并分析了COVID-19的主要免疫疗法。当前证据表明，以中性粒细胞和肺泡巨噬细胞为主的固有免疫异常激活导致的"细胞因子风暴"以及淋巴细胞适应性免疫应答缺陷是COVID-19的主要免疫学病理特征。在没有疫苗和特效药的前提下，早期免疫增强剂联合抗病毒药物以及后期抵抗"细胞因子风暴"和恢复淋巴细胞功能如康复者血浆疗法是治疗COVID-19的有效途径。目前，依然需要进一步深入探究COVID-19的免疫应答机制，以及高质量的临床对照试验进行免疫治疗的安全有效性评价，以推动疫苗及其他免疫治疗的发展。
