Science / Mixing COVID-19 vaccines appears to boost immune responses
[2020-06-17 更新] NACI 宣布第一劑施打 AZ 的人第二劑建議改成 mRNA 疫苗。
CBC News / Vaccine committee says provinces should give AstraZeneca recipients a different vaccine for second dose
"An mRNA vaccine is now preferred as the second dose for individuals who received a first dose of the AstraZeneca/COVISHIELD vaccine, based on emerging evidence of a potentially better immune response from this mixed vaccine schedule," NACI said in a statement released today. The "mixed vaccine schedule" refers to the practice of using different products for the first and second doses.
Summary of National Advisory Committee on Immunization statement of June 17, 2021
For second doses, NACI recommends that:
An mRNA vaccine is now preferred as the second dose for individuals who received a first dose of the AstraZeneca/COVISHIELD vaccine, based on emerging evidence of a potentially better immune response from this mixed vaccine schedule and to mitigate the potential risk of VITT associated with viral vector vaccines.
Second doses: What you need to know
- Emerging evidence from studies in Germany suggests a potentially better immune response, including against variants of concern, when a first dose of the AstraZeneca vaccine is followed by a second dose of the Pfizer-BioNTech mRNA vaccine, compared to two doses of the AstraZeneca vaccine.
- Evidence continues to suggest a first dose of the AstraZeneca vaccine followed by a second dose of the Pfizer-BioNTech mRNA vaccine has a good safety profile. As such, NACI recommends that an mRNA COVID-19 vaccine is now preferred as the second dose for individuals who received a first dose of the AstraZeneca/COVISHIELD vaccine.
- Receiving an mRNA vaccine as a second dose also mitigates the rare risk of VITT that is associated with viral vector vaccines. The rate of VITT after the second dose of the AstraZeneca/COVISHIELD vaccine appears to be lower than with the first dose but has increased over time, with current estimates of approximately 1 per 600,000 people vaccinated.
- Individuals should consider talking to a health care professional to help understand the best option for their situation.
目前有四個臨床實驗報告，分別是英國、西班牙和德國的三個。
英國：AZ & BNT (Com-COV, Phase II)
RH Shaw et al, Heterologous prime-boost COVID-19 vaccination: initial reactogenicity data. Lancet (2021)
X Liu et al, Safety and Immunogenicity Report from the Com-COV Study – a Single-Blind Randomised Non-Inferiority Trial Comparing Heterologous And Homologous Prime-Boost Schedules with An Adenoviral Vectored and mRNA COVID-19 Vaccine. SSRN (2021)
時間：Feb 21-26, 2021
Participants: 50-69 years, total 830 participants
Combination (prime - boost):
1. AZ - AZ (10%)
2. AZ - BNT (34%)
3. BNT - BNT (21%)
4. BNT - AZ (41%)
(): 第二劑後的發燒比例
Interval: 28-day (4-week, 463 participants), 84-day (12-week, 367 participants)
疫苗反應(reactogenicity)：AZ - BNT 的在第二劑後的反應，包括發燒、頭痛、肌肉痠痛、疲倦等等，比兩劑都是 AZ 的比例高，BNT - AZ 的則是第二劑後的反應比兩劑都是 BNT 的比例高。沒有比較間隔四週和十二週的差別，間隔十二週的有疫苗反應的比例是否比間隔四週的低？
免疫反應(immunogenicity)：以抗 Spike IgG 的抗體量來說，第一劑施打的兩週後，BNT 是 AZ 的 6.5 倍（GMC 843 & 129 ELU/ml, respectively)：四週後，BNT 是 AZ 的三倍左右（GMC 1597 & 555 ELU/ml, respectively）。免疫細胞反應的話，則是 AZ 比較高，第一劑兩週後 AZ 是 BNT 的 4.6 倍(160 vs. 35 SFC/10^6 PBMCs)，四週後 AZ 則是 BNT 的 3.4 倍(54 vs. 16)，不過跟兩週後的反應相比，兩者都下降了不少。
第二劑施打的 28 天後，測到的 anti-Spike IgG 抗體量 AZ/BNT 是 AZ/AZ 的 9.2 倍（GMC 12,906 ELU/ml & 1,392 ELU/ml, respectively)，BNT/AZ 則只有 BNT/BNT 的一半左右（GMC 7,133 ELU/ml & 14,080 ELU/ml, respectively)。AZ/BNT 則和兩劑都是 BNT 的差不多。中和抗體量的話，AZ/BNT 則是 AZ/AZ 的 8.5 倍。他們也測了免疫 T cells 的反應，AZ/BNT (185 SFC/10^6 PBMCs)的最高，是 AZ/AZ (50 SFC) 的三倍多，BNT/BNT (80 SFC) 和 BNT/AZ (99 SFC) 的兩倍左右。
註：SFC/10^6 PBMCs = spot forming cells (SFC) per 10^6 peripheral blood mononuclear cells (PBMCs)
西班牙：AZ & BNT (CombiVacS, Phase II)
AM Borobia et al, Immunogenicity and reactogenicity of BNT162b2 booster in ChAdOx1-S-primed participants (CombiVacS): a multicentre, open-label, randomised, controlled, phase 2 trial. Lancet (2021)
時間：April 24 -30, 2021
Participants: 18-60 years, 663 participants (448 BNT, 225 no vaccine)
Combination:
1. AZ (prime) - BNT (boost)
2. AZ (prime) only
Interval: 8-9 weeks (273 participants, 61%), 10-12 weeks (176 participants, 39%)
疫苗反應(reactogenicity)：對疫苗反應的比例，輕微的有 68%，中度的有 30%，其中打針部位疼痛的有 88%，頭痛的有 44%，肌肉酸痛的有 43%，發燒的只有 2.5%，沒有觀察到有嚴重副作用，觀察時間為第二劑施打後十四天內。
免疫反應(immunogenicity)：第二劑施打十四天內便觀察到強烈的免疫反應，所以人兩週後都可檢測到中和抗體，比控制組多 45 倍，並且也有強烈的 T cell 反應。但要注意的是控制組是沒施打第二劑的，而不是兩劑都施打 AZ 或 BNT 的。
德國 #1：AZ & BNT (COVIM, Phase 2/3)
D Hillus et al, Safety, reactogenicity, and immunogenicity of homologous and heterologous prime-boost immunisation with ChAdOx1-nCoV19 and BNT162b2: a prospective cohort study. medRxiv (2021)
時間：Dec 27, 2020 - May 21, 2021
Participants: 29-51 years, 340 healthcare workers
Combination & Interval:
1. BNT (prime) - BNT (boost): 3 weeks
2. AZ (prime) - BNT (boost): 10-12 weeks
疫苗反應(reactogenicity)：對疫苗的反應比較嚴重情況大多是在第一劑 AZ 施打後和兩劑都是 BNT 的第二劑 BNT，包括發燒、疲憊、頭痛和肌肉酸痛等等，AZ/BNT 在第二季後的反應稍微低一點。
AZ (prime, 86%) - BNT (boost, 51.5%)
BNT (prime, 39%) - BNT (boost, 65%)
(): 第一劑或第二劑後的副作用比例
免疫反應(immunogenicity)：打了第二劑的三週後，兩組的 anti-Spike IgG 抗體量差不多，中和抗體量也差不多，但是 AZ/BNT 那組的 T cell 反應比較高。
由以上知道，AZ/BNT 兩者間隔 10-12 週是可行的，疫苗的副作用在可以忍受的範圍，沒有觀察到嚴重副作用，而且免疫反應很好。限制就是沒跟 AZ/AZ 比較，不知道疫苗副作用和疫苗反應是否比較大，另外就是這個臨床試驗的參與者年紀都在六十歲以下，不知道六十歲以上是否可行，不過這個年齡層的研究英國有做。
德國 #2：AZ & BNT
R Groß et al, Heterologous ChAdOx1 nCoV-19 and BNT162b2 prime-boost vaccination elicits potent neutralizing antibody responses and T cell reactivity. medRxiv (2021)
時間：not mentioned
Participants: 26, aged 25-46
Combination & Interval: 8 weeks (56 days)（都是 AZ/BNT，沒有對照組。）
疫苗反應(reactogenicity)：大部分人多是第一劑 AZ (prime)後比較大，第二劑 BNT (boost)後比較小。88% 的人表示在第一劑 AZ 後有輕微到中度副作用，以頭痛、畏寒、發燒和疲憊居多。81% 的人表示在第二劑 BNT 後有輕微到中度副作用，主要是疲憊和一點肌肉酸痛。兩劑後都有的副作用是施打部位疼痛，分別為 92% (AZ) 和 85% (BNT)。相較之下，間隔四週的疫苗反應比較大，相隔八週和十二週的都還好。
免疫反應(immunogenicity)：有六成的人在第一劑的兩週後就可測到抗體，IgG 在一個月到達到高峰。在第二劑的 BNT 施打一週後，所有人都可測到 IgG，九成的人可測到 IgA，但是在兩週後所有人都可測到 IgG 和 IgA，抗體量也在第二劑一週到兩週後增加了一百到八千倍，是兩劑都打 BNT 的八倍。所有人在第二劑的兩週後也都有中和抗體，對抗 VOC (variant of concern) B.1.1.7 (alpha, 英國株)的抗體是兩劑都打 BNT 的近四倍，對抗 VOC B1.351 (beta, 南非株)和 B.1.617 (delta, 印度株)的效力也比較好。另外，AZ/BNT 引起的 T cell 反應在第二劑的兩週後也很好。不過，文章裡面並沒有兩劑都是 BNT 對照組的資料，例如人數和年齡層等等，不知道是怎麼比出來的。
德國 #3：AZ & BNT/Moderna (not clinical trial, recruited from real world)
T Schmidt et al, Immunogenicity and reactogenicity of heterologous ChAdOx1 nCoV-19/mRNA vaccination. Nature Medicine (2021)
時間：Jan - April, 2021
Participants: 250 (mostly Saarland University Medical Center employee)
1. AZ (prime) - AZ (boost): 55, aged (mean) 48.6
2. AZ (prime) - BNT or Moderna (boost): 97, aged (mean) 40.7
3. homologous BNT/Moderna (prime) - BNT/Moderna (boost): 64, aged (mean) 44.5
註：在今年三月德國宣佈暫時停止施打 AZ 疫苗後，六十歲以上的被建議第二劑還是打 AZ，六十歲以下的則是建議換打 mRNA 疫苗，不過要選第二劑還是打 AZ 也是可以的，因此兩劑都打 AZ 的那組年齡層會比較高。
Combination & Interval:
1. AZ (prime) - AZ (boost): 10.8 weeks
2. AZ (prime) - BNT or Moderna (boost): 11.2 weeks
3. homologous BNT/Moderna (prime) - BNT/Moderna (boost): 4.3 weeks
疫苗反應(reactogenicity)：大部分都出現在施打後一週內，不管第一劑還是第二劑，都有施打部位疼痛的現象。以第一劑來講，AZ 疫苗引起的反意比較大，包括發燒、畏寒、頭痛和疲憊等等。第二劑的話，AZ 產生不適感的比例少很多，mRNA 疫苗的話則不管第一劑是打 AZ 還是 mRNA 疫苗，兩者的不適感都差不多，雖然比第二劑是 AZ 的還要大，但是比第一劑打 AZ 後的小很多，且在可以忍受的範圍內。雖然英國 Com-COV 的臨床試驗中，混打的不適反應比兩者打一樣的嚴重很多，不過可能是因為英國的兩劑只相隔四週，這個結果和德國的另一個報告(Groß et al, medRvix 2021)相符合。
免疫反應(immunogenicity)：所有人體內都有抗 Spike IgG 抗體，不過施打 AZ-mRNA 疫苗和兩劑 mRNA 疫苗的 IgG 比兩劑都 AZ 還要高十倍左右。中和抗體的話，AZ-mRNA 疫苗和兩劑都是 mRNA 疫苗用 sNT (surrogate neutralization test)測出來都有 100% 的抑制力(inhibitory activity)，兩劑都是 AZ 的比較低。另外，AZ-mRNA 疫苗和兩劑 mRNA 疫苗可以引起顯著的 CD4+ T (helper) cells 反應，比兩劑都是 AZ 的高很多。有趣的是 AZ-mRNA 疫苗引起最高的 CD8+ (killer) T cell 反應，不只比兩劑都是 AZ 的高很多，也比兩劑都是 mRNA 疫苗的還高。
新聞稿：idw / Medical study: Mix-and-match vaccines generate a particularly strong immune response
"This provides quite striking evidence that a double dose of the AstraZeneca vaccine is not able to mobilize the body’s immune responses as strongly as the other two vaccination regimens."
其實我覺得這也不算很意外，J&J 都可以只有一劑了，AZ 為什麼需要兩劑，而且 AZ 用的還是人類體內不會有的黑猩猩腺病毒？照理說效果應該要比 J&J 還要好，一個可能的原因就是 J&J 評估過後認為第二劑並沒有讓效果更好，所以就乾脆不要第二劑。如果是這樣的話，兩劑的 AZ 沒有比第一劑 AZ 第二劑 BNT 的效果好，也算是預料之內吧？
德國 #4：AZ & BNT (CoCo Study, Phase I/II)
J Barros-Martins et al, Immune responses against SARS-CoV-2 variants after heterologous and homologous ChAdOx1 nCoV-19/BNT162b2 vaccination. Nature Medicine (2021)
時間：Jan 2021 - ongoing
Participants: 1493 healthcare professionals (HCPs) from Hannover Medical School with potential contact to SARS-CoV-2, 19-64 yrs (mean = 38 yrs)
Combination & intervals:
1. AZ (prime) - BNT (boost): 2-3 months; 55 participants
2. AZ (prime) - AZ (boost): 2-3 months; 32 participants
3. BNT (prime) - BNT (boost): 21 days; 46 participants
疫苗反應(reactogenicity)：n/a
免疫反應(immunogenicity)：
1. AZ primed: anti-Spike IgG declined by 42%; anti-Spike IgA declined by 66% after 30 days; only 44%-53% individuals have detectable Spike-specific memory B cells; 施打兩到三週後，大多數人都有產生抗武漢株的中和抗體，但有產生抗英國株(alpha, B.1.1.7)、南非株(beta, B.1.135)和巴西株(gamma, P.1)的中和抗體的人卻不多，只有 19% (alpha), 5.7% (beta), 14% (gamma) 的人有產生中和抗體，而且中和抗體量也很低。
2. AZ/AZ: anti-Spike IgG increases 2.9-fold; Spike-specific memory B cells increases (~2.5-fold) in all individuals; 抗武漢株和英國株的中和抗體皆有增加，但抗南非株和巴西株的中和抗體沒什麼增加，也就是非常低。CD4+ (helper) 和 CD8+ (killer) T cells 皆有增加。 3. AZ/BNT: anti-Spike IgG increases 11.5-fold; Spike-specific memory B cells increases (~6.5-fold) in all individuals; 抗武漢株、英國株、南非株和巴西株的中和抗體皆大幅增加，但中和抗體量以抗武漢株的最高，再來是英國株，抗南非株和巴西株的較低。CD4+ (helper) 和 CD8+ (killer) T cells 皆有增加，而且比 AZ/AZ 組合高很多。
總結：不管在抗武漢株和 VOCs 的中和抗體，還是 T cells 免疫反應上，AZ/BNT 的效果都比 AZ/AZ 組好，而中和抗體量則和 BNT/BNT 的則差不多。
瑞典：AZ/Moderna (CoVacc)
J Normark et al, Heterologous ChAdOx1 nCoV-19 and mRNA-1273 Vaccination. NEJM (2021)
時間：March 2021 - ongoing
Participants: 88; plan to enroll up to 3000
Combination:
1. AZ/AZ: 37 participants; 28-62 yrs (mean = 46 yrs)
2. AZ/Moderna: 51 participants, 23-59 yrs (mean = 40 yrs)
Intervals: 9-12 weeks
疫苗反應(reactogenicity)：頭痛、畏寒和肌肉酸痛的情況在第二劑 Moderna 組的比例比較多，但嚴重程度兩組差不多。
免疫反應(immunogenicity)：
1. AZ/AZ: 第二劑施打七到十天後，anti-Spike & anti-RBD IgG 比施打當天高五倍，anti-Spike IgG 量則維持到施打後三十天後。中和抗體量則比施打當天高一倍，一個月後則比一週後高了 1.6-1.7 倍，但沒有可對抗南非株的中和抗體，和德國(#4)的結果一致。
2. AZ/Moderna: 第二季施打七到十天後，anti-Spike IgG 比施打當天高 115 倍，而且維持到施打後三十天後，anti-RBD 則比施打當天高 125 倍。中和抗體量則比施打當天高 20 倍，第二季施打七到十天後，一個月後則比一週後高了 1.6-1.7 倍，並且有抗南非株(B.1.135)的中和抗體。
（按圖可以放大）
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