接種卡介苗能訓練先天性免疫系統 預防結核以外多種疾病

當畿內亞比紹 (Guinea-Bissau)和烏干達等非洲國家的嬰兒接種了針對結核病的卡介苗疫苗 (BCG) 時,不單能預防感染結核分枝桿菌,更意想不到地對呼吸道感染和敗血症等嚴重併發症提供保護,而最新刊於《科學進展》的澳洲研究指,已確定當中的生物學機制。

在出生後 10 天內,該團隊對 63 名不同膚色的嬰兒接種 BCG ,並將他們接種後 14 個月的健康狀態與未接種 BCG 、有 67 名嬰兒的對照組進行比較。

團隊從兩組嬰兒身上採集血液樣本,並檢查了兩組被稱為單核細胞 (monocytes) 的白血球細胞。

單核細胞是人體先天性免疫系統的一部分,提供抵禦病原體的第一道防線,並且對任何疾病都無特異性。

在觀察這些單核細胞時,團隊發現兩組有明顯表觀遺傳差異,即基因表達方式的變化或控制哪些基因是活躍、哪些基因被關閉的情況。

在接種組中,卡介苗重新編碼或「訓練」單核細胞,使其對病原體更敏感,並且在接種疫苗後的一年多內,將這種表觀遺傳特徵傳遞給下一代單核細胞。團隊相信,這就是

在非洲國家看到的 BCG 對廣泛疾病的保護作用背後機制。

有參與研究的墨爾本 Murdoch 兒童研究所 (Murdoch Children’s Research Institute, MCRI) 分子生物學家 Boris Novakovic 指出,研究首次展示了 BCG 如何對嬰兒的免疫系統產生持久影響。

團隊亦有以體外實驗詳細探索了這些表觀遺傳變化。

他們從健康成人中分離出單核細胞,並將細胞暴露於兩種類型的卡介苗疫苗中,並檢測到不同類型的表觀遺傳修飾的變化,這些變化包括 DNA 甲基化和組蛋白 (histone) ,前者是支持 DNA 序列的分子標籤,後者則是纏繞在 DNA 鏈周圍的龐大蛋白質。

單核細胞會使用其細胞外表的受體對病原體作出反應。當這些受體接觸病原體時,會觸發單核細胞吞噬病原體,這也會在細胞內引發一連串事件,其中一種蛋白質會開啟另一種蛋白質,直到這觸發了細胞的基因表達。

Novakovic 指出,接種了 BCG 會重新包裝單核細胞 DNA ,從而加快上述整個過程,並獲得對威脅作出反應所需的基因。

而將單核細胞置於高度警戒狀態會使其對所有感染更為敏感,不僅僅是肺結核。

過去學界認為,先天性免疫系統無法記住以前的感染,與適應性免疫系統不同。不過,在過去十年,學者發現先天性免疫系統實際上可產生一種非特異性記憶,稱為「訓練免疫力 (trained immunity) 」。

使先天免疫系統有更多反應的不僅僅是 BCG 。其他使用減弱形式的病毒來預防脊髓灰質炎、麻疹和天花等疾病的滅活疫苗也有類似效果。 MCRI 團隊去年在 Allergy 上發表的研究發現,接種 BCG 對預防嬰兒患濕疹等常見皮膚病具有相當作用。

來源:

Science Alert, The TB Vaccine Mysteriously Protects Against Lots of Things. Now We Know Why

報告:

Bannister, S., Kim, B., Domínguez-Andrés, J. & et al. (2022). Neonatal BCG vaccination is associated with a long-term DNA methylation signature in circulating monocytes. Science Advances 5 Aug 2022 Vol8, Issue 31. doi: 10.1126/sciadv.abn4002

文/AC

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