了解对新冠病毒（SARS-CoV-2）的免疫记忆力对于改进诊断和疫苗以及评估未来可能的新冠大流行的进程至关重要。我们分析了188例新冠患者254份血液样本中SARS-CoV-2循环免疫记忆的多个亚群，当然，这254份样本中包涵了43份长达6个月的感染新冠的病人血液样本。刺突蛋白（Spike蛋白）的免疫球蛋白在6个多月内相对稳定。特异性刺突记忆B细胞在新冠症状发作后的第6个月比比起病时的第1个月时更加丰富。新冠特异性CD4+T细胞、CD8+T细胞在体内减少的半衰期（有半数细胞发生衰变时所需要的时间）为3-5个月：口语的讲，即是，在新冠感染后的8个月内，你有免疫抗击能力！

介绍

新冠是由新型严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引起的一种严重疾病，已导致全球广泛的发病率和死亡率。人类产生SARS-CoV-2特异性抗体、CD4+T细胞和CD8+T细胞以响应SARS-CoV-2感染。对急性和恢复期新冠患者的研究发现，T细胞反应与疾病减少相关，这表明SARS-CoV-2特异性CD4+T细胞和CD8+T细胞反应可能对控制和解决原发性SARS-CoV-2感染很重要。无效的先天免疫与原发性SARS-CoV-2感染缺乏控制以及致命性新冠的高风险密切相关，并伴有先天性细胞免疫病理学。中和抗体通常与新冠疾病严重程度降低无关，这也适用于由MERS-CoV引起的中东呼吸综合征（MERS）。相反，中和抗体与非人类灵长类动物对SARS-CoV-2或SARS-CoV继发感染的保护性免疫相关。在感染之前被动转移中和抗体有效地限制了动物模型中的上呼吸道感染、下呼吸道（肺部）感染和症状性疾病。在人类感染开始后提供的中和抗体的被动转移对新冠的影响更为有限，这与T细胞在控制和清除SARS-CoV-2持续感染中的重要作用一致。因此，综合研究抗体、记忆B细胞、CD4+T细胞和CD8+T细胞对SARS-CoV-2的记忆，对于理解SARS-CoV 2原发感染产生的抗新冠保护性免疫的持久性可能很重要。

虽然对病毒的免疫消毒只能通过高滴度中和抗体来实现，但对临床疾病或死亡的成功保护可以通过其他几种免疫记忆场景来实现。免疫保护的可能机制可以根据免疫记忆反应和感染的相对动力学而变化。例如，即使在没有循环抗体的情况下，乙肝病毒（HBV）感染后的临床肝炎也可以通过疫苗引发的免疫记忆来预防，因为HBV疾病的病程相对缓慢。人类严重新冠感染相对较慢的病程表明，对症状性或严重继发性新冠感染的保护性免疫可能涉及循环记忆T细胞和记忆B细胞。

来自原发性感染或接种针免疫的免疫记忆是后续感染的保护性免疫来源。因此，新冠疫苗的开发依赖于免疫记忆。尽管进行了深入的研究，但基于初始效应器阶段，人类对感染或免疫的免疫记忆的动力学、持续时间和进化通常是不可预测的，并且在感染解决后的短时间点的免疫反应并不能很好地预测长期记忆。因此，通常需要在六个月或更长的时间间隔内评估反应，以确定免疫记忆的持久性。

彻底了解SARS-CoV-2的免疫记忆需要评估其各种成分，包括B细胞、CD8+T细胞和CD4+T细胞，因为这些不同的细胞类型可能具有彼此相对独立的免疫记忆动力学。了解SARS-CoV-2免疫记忆的复杂性是深入了解SARS-CoV-2再感染和继发性新冠感染保护性免疫耐受性可能性的关键。在当前的研究中，我们对188例恢复期新冠病例进行了横断面研究，评估了适应性免疫所有三个分支（CD4+T细胞、CD8+T细胞、体液免疫）的免疫记忆，研究持续至感染后8个月。这一发现对继发性新冠的免疫力以及未来大流行的潜在进程具有指导意义。

新冠感染队列

本研究招募了188名新冠感染患者。受试者（80名男性，108名女性）代表一系列无症状、轻度、中度和重度新冠感染病例（表1），从美国多个地点招募。大多数受试者来自加利福尼亚或纽约。大多数受试者患有“轻度”新冠感染，不需要住院治疗。93%的受试者从未因新冠感染住院；7%的受试者住院，其中一些人需要重症监护室（ICU）护理（表1）。该病例严重程度分布与美国新冠感染病例中症状性疾病严重程度的总体分布一致。由于研究招募设计的性质，该研究主要包括症状性疾病病例（97%，表1）。受试者年龄从19岁到81岁（表1）。大多数受试者在症状发作后6天（PSO）和240天（PSU）之间的单个时间点提供血液样本（表1），其中43个样本的PSO≥6个月（178天或更长）。此外，研究中的51名受试者在几个月的时间内（2-4个时间点；表1）提供了纵向血液样本，允许对队列的一个子集中的免疫记忆进行纵向评估。

SARS-CoV-2循环抗体随时间变化

绝大多数SARS-CoV-2感染者血清转换，至少持续数月。在大型研究中，血清转化率为91-99%。图1中循环抗体滴度的耐久性评估基于≥20天的PSO数据，最佳拟合曲线拟合模型的图以蓝色显示（见方法）。测定了该队列所有受试者血浆中SARS-CoV-2刺突免疫球蛋白G（IgG）终点ELISA效价（图1，A和B）。还测量了刺突受体结合域（RBD）IgG（图1，C和D），因为RBD是针对SARS-CoV-2的大多数中和抗体的目标。在所有受试者中测量SARS-CoV-2假病毒（PSV）中和抗体滴度（图1，E和F）。还测量了所有受试者的核衣壳（N）IgG终点ELISA效价（图1，G和H），因为核衣壳是商用SARS-CoV-2血清学试剂盒中的常见抗原。

通过横断面分析评估所有新冠感染受试者时，SARS-CoV-2 Spike IgG滴度在20-240天PSO时相对稳定（半衰期t1/2=140天，图1A）。受试者之间的峰值IgG滴度是异质的（范围5至73071；中位数575）。这给出了刺突IgG t1/2的宽置信区间（95%置信区间：89至325天）。虽然抗体反应可能具有更复杂的潜在衰变动力学，但最佳拟合曲线是连续衰变，可能与个体之间的异质性有关。SARS-CoV-2核衣壳IgG动力学在8个月内与Spike IgG相似（t1/2 68天，95%置信区间：50-106天，图1G）。作为一种补充方法，使用在两个或多个时间点捐赠的受试者子集的配对样本，计算的Spike IgG滴度平均值t1/2为103天（95%CI：66-235天，图1B），核衣壳IgG滴度平均t1/2为68天（95%CI：55-90天，图1H）。PSO 1个月（20-50天）时，Spike IgG血清阳性的受试者比例为98%（54/55）。PSO 6至8个月（≥178天）时，Spike IgG血清阳性的受试者比例为90%（36/40）。

对20-240天PSO SARS-CoV-2 RBD IgG滴度的横断面分析得出了83天的估计t1/2（95%置信区间：62-126天，图1C）。作为一种补充方法，我们再次使用配对样本，其平均t1/2为69天（95%置信区间：58-87天，图1D）。6至8个月PSO时RBD IgG血清阳性的受试者比例为88%（35/40）。因此，RBD IgG滴度的维持与Spike IgG的维持基本一致。整个队列中SARS-CoV-2 PSV中和滴度与SARS-CoV-2 RBD IgG ELISA结合滴度的结果基本一致（图1，E和F）。单相衰变模型是最佳拟合（P=0.015，F检验。初始衰变t1/2 27天，随后是延长的平台期。图1E），而连续衰变拟合给出的估计t1/2为114天（图1E，黑线）。PSV中和滴度的成对时间点分析给出了90天的估计t1/2（95%置信区间：70-125天，图1F）。6至8个月PSO时SARS-CoV-2中和抗体（滴度≥20）血清阳性的受试者比例为90%（36/40）。值得注意的是，即使是低水平的循环中和抗体滴度（≥1:20）也与非人灵长类动物对新冠感染的实质性保护有关。因此，适度水平的循环SARS-CoV-2中和抗体对人类具有生物学意义。

还评估了SARS-CoV-2刺突IgA（图1，I和J）和RBD IgA（表1，K和L）滴度。Spike IgA滴度的成对时间点分析得出210天的估计t1/2（95%CI 126-703天，图1J）。Spike IgA的横截面分析符合具有延长平台期的短单相衰减模型（初始t1/2为14天，图1I）。循环RBD IgA的初始t1/2估计为27天，在大多数新冠感染病例中衰减约90天，与未感染对照组的水平无明显区别（图1K）。通过配对样本分析，在一些受试者中产生了持久的RBD IgA，但通常接近灵敏度极限（图1L）。

SARS-CoV-2记忆B细胞

为了鉴定SARS-CoV-2特异性记忆B细胞，使用荧光标记的多聚探针检测对Spike、RBD和核衣壳特异的B细胞（图2A和图S1）。抗原结合记忆B细胞（定义为IgD-和/或CD27+）根据表面Ig同种型进一步区分：IgM、IgG或IgA（图2B和图S1）。

对新冠感染受试者的横断面分析显示，SARS-CoV-2 Spike-specific memory B cells的频率在最初~120天的PSO期间增加，然后趋于平稳（最佳拟合曲线的伪一阶模型，R=0.38）。Akaike信息准则比二阶多项式模型更适合。图2C和图S2A）。在来自36个纵向追踪供体中的24个配对样本中，尖峰特异性记忆B细胞频率从第一时间点（36-163天）增加到第二时间点（111-240天）（图2D）。SARS-CoV-2未暴露受试者的刺突特异性记忆B细胞很少（中位数0.0078%。图2，A和C）。

RBD特异性记忆B细胞表现出类似于Spike特异性记忆B细胞的动力学。如预期的那样，在SARS-CoV-2未暴露的受试者中检测不到RBD特异性记忆B细胞（图2E和图S2C）。RBD特异性记忆B细胞早在PSO的16天就出现了，并且在随后的4-5个月内频率稳步增加（图2E和图S2，B和C）。36名纵向追踪的个体中有29人在较晚的时间点具有更高的RBD特异性记忆B细胞频率（图2F），再次显示感染后几个月SARS-CoV-2特异性记忆B细胞的增加~来自SARS-CoV-2恢复期供体的10-30%的Spike特异性记忆B细胞对RBD结构域具有特异性（图2A和图S2B）。

SARS-CoV-2感染后，还检测到SARS-CoV 2核衣壳特异性记忆B细胞（图2A）。与刺突和RBD特异性记忆B细胞相似，核衣壳特异性记忆A细胞频率在PSO的前4-5个月稳步增加（图2、G和H，以及图S2D）。抗体亲和力成熟可能解释抗原探针检测到的SARS-CoV-2特异性记忆B细胞的频率增加。然而，探针结合的几何平均荧光强度（MFI）随时间稳定（图S2，I和J），不支持记忆B细胞频率增加的亲和力成熟解释。

SARS-CoV-2刺突特异性记忆B细胞群中Ig同种型的表达随时间而变化（图2，I至O）。在记忆的最早阶段（20-60天PSO），IgM+和IgG+同种型相似（图2O），但IgM+记忆B细胞随后下降（图2，M至O），然后IgG+刺突特异性记忆B细胞由6个月PSO支配（图2O）。IgA+Spike特异性记忆B细胞被检测为总Spike特异记忆B细胞的一小部分（约5%，图2）。IgG+特异性记忆B细胞频率增加，而IgA+在8个月期间较低且稳定（图2，I至L）。在8个月期间，RBD-和核衣壳特异性记忆B细胞观察到IgG+记忆增加、短暂IgM+记忆和稳定IgA+记忆的类似模式（图2，O至Q，图S2，E至H）。

人类原发性急性病毒感染后记忆B细胞动力学的知识有限。最近发表的一项SARS-CoV-2研究发现，RBD特异性记忆B细胞在约90天的PSO中存活，其频率增加（IgA+细胞的频率较低），与本文报道的观察结果一致。对于其他急性传染病，我们目前还不知道通过流式细胞术对感染后6个多月窗口的抗原特异性记忆B细胞进行的其他横截面或纵向分析，除了四名埃博拉患者和两名黄热病病毒免疫后研究的患者（我们排除了流感疫苗进行比较，因为人们对流感有大量接触和复杂的免疫史）。在黄热病研究中，在两个个体中观察到短暂的IgM+记忆和持久的同种型转换记忆B细胞。总的来说，根据这里的观察，B细胞对SARS-CoV-2的记忆发展是稳健的，并且可能是持久的。

SARS-CoV-2 CD8+记忆T细胞

使用覆盖整个SARS-CoV-2 ORFeome的23个肽池对169名新冠感染受试者的SARS-CoV 2记忆CD8+T细胞进行了测量。最常见的ORF是刺突、膜（M）、核衣壳和ORF3a（CD69+CD137+，图3A和图S3，A和B），与我们之前的研究一致。在PSO 1个月（20-50天）时，可检测到循环SARS-CoV-2记忆CD8+T细胞的受试者百分比为70%（40/57，图3B）。PSO≥6个月时SARS-CoV-2记忆CD8+T细胞阳性的受试者比例为50%（18/36）。这可能会低估CD8+T细胞的记忆，因为15个mers可能不是检测某些抗原特异性CD8+T淋巴细胞的最佳方法；然而，最佳大小的SARS-CoV-2 I类预测表位池也在约70%的1-2个月PSO个体中检测到病毒特异性CD8+T细胞，表明两种实验方法之间的一致性。

SARS-CoV-2记忆CD8+T细胞在整个队列中下降了125天的表观t1/2（图3B），在29个配对样本中下降了190天（图3C）。刺突特异性记忆CD8+T细胞表现出与总体SARS-CoV-2特异性记忆CD8+TT细胞相似的动力学（完整队列的t1/2 225天，配对样本的185天，图3，D和E分别）。表型标记表明，大多数SARS-CoV-2特异性记忆CD8+T细胞是末端分化的效应记忆细胞（TEMRA），具有少量的中央记忆（TCM）和效应记忆（TEM）（图3，F和G）。在流感的背景下，CD8+TEMRA细胞与人类预防严重疾病相关。此处观察到的记忆CD8+T细胞半衰期与黄热病免疫后观察到的123天t1/2的记忆CD8+T细胞半衰期相当。因此，SARS-CoV-2特异性CD8+T细胞的循环动力学与另一种导致人类急性感染的病毒的报道一致。

SARS-CoV-2 CD4+记忆T细胞

使用覆盖SARS-CoV-2 ORFeome的相同系列的23个肽池，在169名受试者中鉴定了SARS-CoV-2记忆CD4+T细胞。最常见的ORF是Spike、M、核衣壳、ORF3a和nsp3（CD137+OX40+，图4A和图S4，A和B）。循环SARS-CoV-2记忆CD4+T细胞反应相当稳健（图4B）；在1个月PSO时，42%（24/57）的新冠感染患者的SARS-CoV-2特异性CD4+T细胞>1.0%。SARS-CoV-2记忆CD4+T细胞在整个队列中以94天的明显t1/2下降（图4B），在36个配对样本中以64天的t1/2（图4C）。PSO 1个月（20-50天）时，可检测到循环SARS-CoV-2记忆CD4+T细胞的受试者百分比为93%（53/57，图4B）。PSO≥6个月时SARS-CoV-2记忆CD4+T细胞阳性的受试者比例为92%（33/36）。

刺突特异性和M特异性记忆CD4+T细胞表现出与SARS-CoV-2特异性记忆性CD4+T整体相似的动力学（整个队列t1/2分别为139天和153天。图4，D和E，以及图S4D）。在≥6个月PSO时存在的多个SARS-CoV-2记忆CD4+T细胞具有TCM表型（图4F）。

滤泡辅助T细胞（TFH）是B细胞辅助所需的CD4+T细胞的特殊亚群，因此在大多数情况下对产生中和抗体和长期体液免疫至关重要。因此，我们检测了循环TFH（cTFH）记忆CD4+T细胞，由于对Spike的抗体反应的重要性，特别关注Spike特异性记忆cTFH细胞。还使用MP_R巨池测量了SARS-CoV-2基因组其余部分中预测表位的特异性记忆cTFH细胞。大多数新冠感染患者在早期检测到SARS-CoV-2 Spike和MP_R特异性记忆性cTFH细胞（16/17）。图4，H和I，以及图S5，A至D）。cTFH记忆似乎是稳定的，几乎所有受试者在6个月PSO时Spike和MP_R记忆cTFH细胞呈阳性（分别为11/12和10/12。图4，H和I）。最近激活的cTFH细胞是PD-1hi。与向静止记忆性cTFH细胞的转化一致，PD-1hi SARS-CoV-2特异性记忆性cTFH的百分比随时间下降（图4J）。CCR6+SARS-CoV-2特异性cTFH细胞与新冠感染疾病严重程度降低相关，并且在一些研究中被报告为Spike-specific cTFH的主要组成部分。在这里，我们证实了Spike特异性和MP_R记忆性cTFH细胞的显著部分是CCR6+。我们还观察到CCR6+cTFH记忆随着时间的推移而增加（与大块cTFH相比，PSO≥6个月时p=0.001和p=0.014。图4K）。总体而言，SARS-CoV-2感染后观察到大量的cTFH记忆，持续时间≥6个月PSO。

免疫记忆关系

考虑了SARS-CoV-2的免疫记忆，包括免疫记忆区之间的关系。男性的刺突IgG（ANCOVA p=0.00018，图5A）、RBD和核衣壳IgG（ANCOVA p=0.00077，p=0.018，图S6，A和B）较高，与其他研究一致。当仅考虑非住院病例时，男性中也观察到较高的峰值IgG（ANCOVA p=0.00025，图S6C）。相反，男性和女性之间的IgA或PSV中和滴度没有观察到差异（图S6，D至F），SARS-CoV-2记忆B细胞、记忆CD8+T细胞或记忆CD4+T细胞频率也没有检测到差异（见图S6，G至K）。

免疫记忆检测记忆量和新冠感染疾病严重程度之间的关系。此前住院的新冠感染病例数量（n=13）限制了分析选项。然而，病例在男性和女性之间分布良好（表1），大量非住院病例的数据可供比较，图1至图3中的分析to44表明，在分析的时间窗内，免疫记忆相对稳定。因此，我们可以通过对来自120天以上PSO的所有样本进行分组来简化疾病严重性分析[也将数据限制为每个受试者的单个样本（图S7-S9）；之前住院的大多数受试者在两个时间点进行采样。图S7A]，然后比较非住院和住院受试者。住院病例中的峰值和RBD IgG滴度高于非住院病例（图5B），与其他研究一致。住院患者的尖峰和RBD特异性记忆B细胞频率也较高（分别为1.7倍和2.5倍。图5C和图S8）。相反，与非住院病例相比，住院病例中记忆性CD8+T细胞频率并不高（图5D和图S9），住院病例与非住院患者相比记忆性CD4+T细胞的频率呈下降趋势（图5E和图S9）。因此，尽管结论受到住院受试者数量的限制，但三项独立研究中Spike IgG滴度的增加是一致的，并且在住院病例中观察到记忆B细胞的增加（其他研究中未测量），表明经历更严重新冠感染病程的个体对SARS-CoV-2的长期体液免疫的两个亚群都较高。T细胞记忆并没有遵循相同的模式，这与新冠感染住院病例急性期T细胞反应较差的迹象一致。此外，这些数据表明，虽然性别和新冠感染疾病严重程度导致SARS-CoV-2免疫记忆的差异，但这两个因素都不能解释该病毒免疫记忆的大部分异质性。

很少有发表的数据集将抗原特异性抗体、B细胞、CD8+T细胞和CD4+T细胞记忆与相同个体的急性病毒感染进行比较。因此，我们利用这一组合数据集来检查免疫记忆分区之间的相互关系。我们重点研究了RBD IgG、RBD记忆B细胞、刺突IgA、SARS-CoV-2特异性CD8+T细胞和SARS-CoV 2特异性CD4+T细胞，因为它们在保护性免疫中的潜在作用。大多数（64%）新冠感染病例在1至2个月PSO时，所有五个免疫记忆分区均呈阳性（图5、F和G），不完全反应主要反映了没有检测到CD8+T细胞记忆和/或IgA反应差的个体（图5G）。新冠感染疫情爆发后5到8个月，所有五个免疫记忆分区阳性的个体比例下降到43%；尽管如此，95%的个体对五种SARS-CoV-2免疫记忆反应中的至少三种仍呈阳性（图5G）。5至8个月时的免疫记忆PSO代表了不同个体中不同免疫记忆区的贡献（图5G）。如果用中和抗体代替RBD IgG，则获得了类似的结果（图S10A）。总之，这些发现再次突出了免疫记忆的异质性，不同个体的免疫记忆模式不同。

接下来，通过评估免疫记忆区随时间的比率来检查记忆成分之间的相互关系。SARS-CoV-2 CD4+T细胞记忆与SARS-CoV-2 CD8+T细胞存储的比率随着时间的推移基本稳定（图5H和图S10B）。鉴于血清学测量是在人群规模上对免疫记忆的最简单的测量，我们研究了随着时间的推移，这些血清学测量可以作为SARS-CoV-2免疫记忆其他成分的替代标记。循环RBD IgG和RBD特异性记忆B细胞之间的关系在研究的时间范围内变化了约20倍（R=0.60，图5H和图S10C）。循环Spike IgA和RBD特异性记忆B细胞之间的变化关系甚至更大（R=0.55，图5H和图S10D）。RBD IgG和SARS-CoV-2 CD4+T细胞记忆之间的关系在研究的时间范围内相对平坦（图5H）；然而，变化跨越了约1000倍的范围（图S10E）。因此，由于个体之间的异质性，循环RBD IgG评估T细胞记忆的预测能力较差（R=0.046）。总之，虽然免疫反应的异质性是新冠感染的一个决定性特征，但几乎所有受试者都对SARS-CoV-2产生免疫记忆。

英文原文

Dan JM, Mateus J, Kato Y, et al. Immunological memory to SARS-CoV-2 assessed for up to 8 months after infection. Science. 2021.