近日，佘振苏教授团队在英国皇家科学学会Open science期刊上发表了题为“Impairment of T cells’antiviral and anti-inflammation immunities may be critical to death from COVID-19”的研究论文（https://doi.org/10.1098/rsos.211606）。该研究采用免疫建模的方法分析新冠肺炎患者的临床实时数据，发现T细胞在人体中的数目越大，对病毒清除的贡献、炎症的抑制速率和器官的修复速率越高，而疾病严重程度越低，为死亡率与年龄的正相关以及男性死亡率更高的事实提供了解释，进而支持了通过提升T细胞数量和功能以增强预防和治疗效果的抗疫方向。该论文的共同第一作者为普林斯顿大学博士生张陆昊和北京大学李荣博士后，北京医院宋刚医师为共同作者。通讯作者为佘振苏教授和普林斯顿的Gregory Scholes教授。

图1.论文页面

面对持续的新冠大流行，新冠患者的死亡与存活之间的免疫机制的差异和主导因素，对于预防和治疗新冠肺炎都至关重要。尽管临床的统计研究发现了重症死亡的部分危险因素，如高龄、高炎症因子、高炎症标记物等，但是对T细胞和抗体扮演的角色，以及与炎症风暴和多器官衰竭的关系仍未清晰。通常的免疫学建模由于囊括了大量的免疫组分导致“维数灾难”，参数过多，无法确切被数据验证。

图2. 新冠肺炎的“抗病毒-炎症”模型示意图

根据佘振苏教授近年来提出的复杂系统研究方法论，该研究构建了一个简洁的三层次的新冠肺炎动力学模型（图2），包含六个关键功能参量，其中病毒（V）和白细胞介素6（I）代表致病功能；效应T细胞（Te）和中和抗体（A）代表保护功能，D-dimer（凝血标志物，Sd）和高敏心肌肌钙蛋白I（HSCT，心脏损伤标志物，Sh）代表多器官损伤。该模型可以模拟COVID-19患者的三层次的系统演化，其19个参数都可以从临床数据中确立。通过将模拟结果与数百名患者的实时临床数据进行对比（图3），该研究实现了对死亡和存活患者的免疫应答差异以及与T细胞的关系的量化。

图3. 新冠肺炎的“抗病毒-炎症”的数学模型与数据死亡-存活患者的临床数据验证

该研究发现（图4），T细胞免疫在所有患者的病毒清除功能中都占据主导地位(88.8%)，但是这种贡献从轻症（96.7%）到重症患者（80.4%）会有明显的下降，并伴随着T细胞数目的减少。在抑制炎症方面，细胞因子的抑制速率和组织修复速率会也随着T细胞数量的减小而减小，并且在死亡者中几乎为零。

综合以上的研究结果，以及T细胞亚群本身具备抗病毒、免疫调控和组织修复功能，该文章指出猜想——T细胞的初始数目可能是人体抗击新冠的免疫力的关键表征。具体来说，该研究认为死亡患者中初始T细胞水平极低，导致人体抗病毒、抑制细胞因子和组织修复的能力弱;于是机体便激活更高浓度的抗体分泌来补偿免疫力;结果，伴随而来的大量非中和抗体放大了细胞因子风暴，引发了持续的器官损伤。基于这一观点，根据淋巴细胞随年龄增长而减少的观测事实，可以预测出老年患者的死亡率一定高于年轻患者。此外，男性患者CD4+ T细胞较低，因此其死亡率应高于女性患者。这为COVID-19死亡率随年龄的持续增加和男性的较高死亡率提供了解释。

图4. T细胞数目与保护功能的正相关以及与死亡率的负相关

由此，这项研究提出，对于一般的人群，增加T细胞的数量和功能可以产生更好的对新冠病毒的防御功能。此前已有研究表明，中医药和冥想、太极拳等传统保健活动能够增加T细胞数目。因此，建议对相关的药物和保健活动在预防和治疗新冠肺炎方面的功能开展更进一步的研究，并积极建议未来疫苗开发方面注重激活T细胞的免疫通路。作为一个探索性的结论，作者呼吁更多的实验与理论研究来进一步检验T细胞在新冠肺炎免疫中扮演的关键作用。

该研究的最重要意义是，其支持了战胜新冠肺炎的关键手段是提升人体免疫力，即中医所谓“正气”，而T细胞的免疫力是人体正气的关键表征之一，应该通过合理的健康保健和医疗手段来提升包括T细胞在内的人体免疫力。

(供稿：力学与工程科学系）