复旦大学余宏杰课题组在甲型H1N1流感病毒母传抗体和毒株间交叉免疫领域取得重要进展

近期，复旦大学余宏杰课题组在甲型H1N1流感病毒母传抗体和毒株间交叉免疫领域取得重要进展，研究结果以“Transplacental transfer efficiency of maternal antibodies against influenza A(H1N1)pdm09 virus and dynamics of naturally acquired antibodies in Chinese children: a longitudinal, paired mother–neonate cohort study”为题，于10月9日在线发表在The Lancet Microbe（论文链接：https://www.thelancet.com/journals/lanmic/article/PIIS2666-5247(23)00181-7/fulltext）。

余宏杰课题组前期基于母婴配对和儿童的纵向随访队列，系统开展了肠道病毒EV-A71/CVA16和麻疹的血清流行病学研究：1）刻画了以上三种病毒的母亲抗体跨胎盘传输效率和儿童出生后的抗体动态变化特征（Wei X et al, Lancet Infect Dis 2020; Zhou J et al, BMC Med 2022; Wang Q et al, Nat Commun 2023）；2）阐明了儿童EV-A71/CVA16自然感染和接种麻疹疫苗后的年龄别易感风险（Yang J et al, Nat Commun 2022; Zhou J et al, BMC Med 2022; Wang Q et al, Nat Commun 2023）。基于该队列，余宏杰课题组又研究确定了母亲甲型H1N1流感病毒毒株特异性抗体跨胎盘传输给新生儿后的动态变化轨迹和毒株间的交叉免疫力。

2009年甲型H1N1流感病毒（以下简称“A(H1N1)pdm09病毒”）引起了全球大流行。2010年后，A(H1N1)pdm09病毒逐渐取代原季节性A(H1N1)流感病毒，成为季节性流感病毒之一。该病毒抗原漂移频繁，对全球和我国人群健康造成持续威胁，尤其是5岁以下儿童。流感疫苗是预防季节性流感病毒引起的急性呼吸道疾病的最有效手段。当前，我国尚未将流感疫苗纳入国家免疫规划。尽管部分省市对学龄儿童（6-18岁）和60岁及以上老年人实施免费接种流感疫苗，5岁以下儿童等高风险人群仍需自愿、自费接种，6月龄以下儿童尚无获批可使用的流感疫苗。为有效降低A(H1N1)pdm09病毒相关的急性呼吸道疾病负担，促进高风险人群的流感疫苗接种逐步纳入国家免疫规划，急待确定以婴幼儿为代表的高风险人群的最优疫苗接种策略。其中关键科学问题在于长期动态评估婴幼儿自出生后的A(H1N1)pdm09病毒感染风险，包括确定婴幼儿母亲体内毒株特异性抗体水平和跨胎盘传输效率、婴幼儿的母传/自然感染诱导抗体的长期动态变化，以及因自然感染或疫苗接种而产生的毒株间的交叉免疫力。

为此，余宏杰课题组采用血凝抑制实验[haemagglutination inhibition (HI) assay]检测了528对配对母婴（包括523名母亲和528名新生儿）的A(H1N1)pdm09病毒毒株特异性抗体。HI实验选取了能代表2009-2018年研究地点A(H1N1)pdm09病毒流行株的3株毒株，包括A/Hunan-Kaifu/SWL4204/2009 (SWL4204/09), A/Hunan-Daxiang/SWL1277/2016 (SWL1277/16)和A/Hunan-Yanfeng/SWL185/2018 (SWL185/18)。研究发现，在已知流感疫苗接种史的研究对象中，无母亲（0/334）在孕前/孕期接种过流感疫苗，仅16%（57/351）的儿童接种过流感疫苗。无论母亲年龄多大，其SWL4204/09株的HI抗体水平[几何平均滴度（geometric mean titer, GMT）：10.4，95% CI 9.8-11.11；抗体阳性率：11.1%，95% CI 8.5-14.1%]显著高于SWL1277/16株（GMT：9.3，95% CI 8.7-9.8；抗体阳性率：6.9%，95% CI 4.9-9.4%）和SWL185/18株（GMT：8.0，95% CI 7.5-8.4；抗体阳性率：4.6%，95% CI 3.0-6.8%）（图1）。进一步分析母亲抗体的跨胎盘传输效率，发现不论何种毒株，母亲抗体均可通过胎盘有效传输给新生儿（平均传输比：SWL4204/09株为1.10，SWL1277/16株为1.09，SWL185/18株为1.06，p=0.93），且两者间同种毒株的HI抗体水平呈正相关（Pearson相关系数：SWL4204/09株为0.874，SWL1277/16株为0.850，SWL185/18株为0.849，p<0.001）。

图1. 母亲及新生儿甲型H1N1流感病毒毒株HI抗体(A-C)和阳性率(D-F)

（A和D：SWL4204/09株的HI抗体分布和阳性率；B和E：SWL1277/16株的HI抗体分布和阳性率；

C和F：SWL185/18株的HI抗体分布和阳性率）

尽管新生儿通过胎盘获得了毒株特异性的母传抗体，但各毒株的母传抗体水平（GMT：SWL4204/09株为10.7，95% CI 10.0-11.5；SWL1277/16株为9.4，95% CI 8.8-10.0；SWL185/18株为8.1，95% CI 7.6-8.6，p<0.001）和阳性率（SWL4204/09株为13.4%，95% CI 10.7-16.7%；SWL1277/16株为8.7%，95% CI 6.5-11.5%；SWL185/18株为6.1%，95% CI 4.2-8.5%，p<0.001）均较低（图1）。基于广义加性混合效应模型（generalised additive mixed model, GAMM）和Kaplan-Meier法，研究发现50%的儿童的母传HI抗体在其2.3月龄时衰减到保护阈值1:40以下，并于6.9月龄时达最低抗体水平（各毒株的GMT均为2.1）（图2）。

图2. 儿童甲型 H1N1 流感病毒毒株特异性抗体的动态变化

（A：各年龄组的HI抗体滴度；B：HI抗体滴度动态变化）

随后，结合儿童既往流感疫苗接种史，采用GAMM模型评估了母传抗体衰减后因自然感染而导致的A(H1N1)pdm09病毒毒株特异性抗体的动态变化。结果发现，在286名未接种过流感疫苗且有完整基线资料的儿童中，毒株特异性HI抗体滴度呈现周期性升高和下降，与每年各毒株流行的季节性一致（图2）。基于Kaplan-Meier法，发现儿童自然感染所致抗体阳转概率随年龄增长而持续增加。截至40.1月龄，SWL1277/16株的抗体阳转概率为0.528（95% CI 0.343-0.661），与SWL185/18株的抗体阳转概率接近（0.390，95% CI 0.209-0.530，p=0.090）。

采用广义线性混合效应模型，又进一步分析了儿童A(H1N1)pdm09病毒毒株特异性抗体水平的影响因素。结果显示，新生儿与其母亲体内同种毒株的HI抗体水平呈正相关，而两者异种毒株的HI抗体水平呈负相关（p<0.001）；在母传抗体衰减后，儿童体内特定毒株的抗体水平与其自身其他毒株自然感染诱导的免疫反应高度相关（p<0.001）。此外，接种过流感疫苗（疫苗株为SWL4204/09株类似株）儿童的SWL185/18株特异性抗体滴度明显低于未接种者（p<0.001）。

研究结果表明，未接种过流感疫苗母亲的A(H1N1)pdm09病毒预存抗体水平较低，但可经胎盘有效传输给其子代儿童。在新生儿出生后，母传抗体迅速衰减，难以保护其至接种流感疫苗的最低年龄（6月龄）。鉴于当前获批的流感疫苗仅针对6月龄以上儿童，不能用于6月龄以下婴儿，因此可考虑加快开展母亲孕前/孕期接种流感疫苗，以改善儿童母传抗体水平和保护持久性，但尚需评价母亲接种流感疫苗的最优时间、安全性及其疫苗诱导抗体的持久性和跨胎盘传输效率。

此外，未来可研发适用于6月龄以下婴儿的流感疫苗，但需评估低龄婴儿接种流感疫苗的最优剂量、安全性及母传抗体对其疫苗诱导免疫应答是否存在影响。本研究确定的自然感染所致的年龄别抗体阳转概率揭示了0-3岁婴幼儿A(H1N1)pdm09病毒的高感染风险。流感疫苗接种和未接种者SWL185/18株特异性抗体滴度的不同反映了两组儿童SWL185/18株感染水平的差异，揭示了疫苗接种可诱导毒株间的交叉保护。以上两项发现，结合队列儿童较低的流感疫苗接种率（16%），表明应提高婴幼儿的流感疫苗接种率，以降低其A(H1N1)pdm09病毒的感染风险，但还需评估疫苗株与流行毒株的匹配程度，提高疫苗的免疫保护效果。

复旦大学公共卫生学院2019级博士生李梅、博士后王微和复旦大学上海市重大传染病和生物安全研究院陈俊波博士为共同第一作者，复旦大学公共卫生学院教授、上海市重大传染病和生物安全研究院和复旦大学附属华山医院感染病科双聘PI余宏杰为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金委（82130093）、英国国家健康研究所（16/137/109）、博士后创新人才支持计划（BX2021072）等项目的资助。