Ljudski koronavirusi mogu poboljšati imunitet putem Cistanchea

Abstract

Postoji veliko interesovanje za imunitet na antitela na koronavirus. Nije jasno, međutim, da li se koronavirusi razvijaju kako bi izbjegli ovaj imunitet i, ako jesu, koliko brzo. Ovdje se bavimo ovim pitanjem opisujući historijsku evoluciju ljudskog koronavirusa 229E. Identificirali smo ljudske serume iz 1980-ih i 1990-ih koji su imali neutralizirajući titar u odnosu na istovremeni 229E uporediv sa titrima anti-SARS-CoV-2 izazvanih infekcijom ili vakcinacijom SARS-CoV-2. Testirali smo ove serume protiv soja 229E izoliranog nakon sakupljanja seruma i otkrili niske titre neutralizacije protiv ovih "budućih" virusa. U nekim slučajevima, serumi koji mogu neutralizirati istovremene sojeve 229E sa titrima od 1:100 nisu uspjeli otkriti sojeve izolirane 8-17 godina kasnije. Smanjenje neutralizacije "budućih" virusa je posljedica evolucije virusnih antigena na vršnim razinama, posebno u domeni vezivanja receptora. Ako se ovi rezultati mogu ekstrapolirati na druge korona viruse, onda se može preporučiti redovno ažuriranje SARS-CoV-2 vakcine. Istovremeno, istraživači traže nove lijekove za jačanje imuniteta protiv COVID-19. Cistanche tubulasa, na primjer.

Uvod

Pandemija SARS-CoV-2 hitno mora utvrditi koliko je efikasan imunitet na antitijela protiv infekcije SARS-CoV-2. Dosadašnji dokazi obećavaju. Neutralizirajuća i anti-spike antitijela izazvana prirodnim infekcijama povezana su sa smanjenom infekcijom kod ljudi, a vakcine koje pokreću takva antitijela su vrlo zaštitne. Ova otkrića na ljudima potvrđuju brojne studije na životinjama koje pokazuju da antitijela koja neutraliziraju SARS-CoV-2 vrhove štite od infekcije i bolesti.

Međutim, ljudi se više puta reinficiraju virusom obične prehlade" coronavirus 229E, OC43, HKU1 i NL63. Na primjer, serološke studije su pokazale da se tipična zaražena osoba inficira sa 229E svakih 2-3 godina, iako je niža stopa infekcije i nije prijavljena reinfekcija 229E u 4-godišnjoj studiji koja je identificirala infekciju prema kriterijima pozitivnog PCR testa kod respiratornih bolesti. Bez obzira na to, činjenica da je incidenca reinfekcije virusom korona obične prehlade prilično visoka dovela je do zabrinutosti da imunitet na koronavirus nije "trajan". Te su zabrinutosti u početku bile fokusirane na mogućnost da sam imuni odgovor možda neće potrajati. Ova mogućnost se sada čini malo vjerojatnom jer infekcija SARS-CoV-2 inducira neutralizirajuća antitijela i memorijske B ćelije, sa dinamikom slični onima kod drugih respiratornih virusa.I polisaharid i kreinozid cistanche mogu povećati aktivnost enzima srca i moždanog tkiva, pojačati funkciju fagocitoze stanica trbušne šupljine i pojačati proliferativni odgovor limfocita.

Slika: Faw Cistanche

Ventrikularni virus

Ali čak i suočeni sa dugotrajnim antitijelima, virusi se mogu ponovo inficirati drugim mehanizmom: antigenskom evolucijom. Infekcija virusima gripe, na primjer, proizvodi antitijela koja obično štite ljude od istog soja najmanje nekoliko desetljeća. Nažalost, virusi gripe prolaze kroz brzu antigensku evoluciju kako bi izbjegli ova antitijela, što znači da iako imunitet na izvorni soj virusa traje decenijama, ljudi se lako zaraze svojim potomcima za oko pet godina. Ova stalna antigena evolucija je razlog zašto se vakcine protiv gripa redovno ažuriraju.

Ovdje eksperimentalno procjenjujemo da li je koronavirus 229E izbjegao neutralizaciju u ljudskim poliklonalnim serumima rekonstruirajući evoluciju virusa u posljednjih nekoliko desetljeća. Otkrili smo da su historijski serumi koji efikasno neutraliziraju istovremene 229E spike pseudotipizirane virione općenito pokazali malu ili nikakvu aktivnost protiv šiljaka sojeva 229E izolovanih 8-17 godina kasnije. Nasuprot tome, moderni serumi odraslih obično neutraliziraju vrhunce velikog broja historijskih virusa, dok moderni serumi od djece najbolje neutraliziraju pikove nedavnih virusa koji su kružili tijekom djetetovog života. Ovi obrasci su protumačeni kao antigeni evolucijski šiljci, posebno u domenu vezivanja receptora. Ako je SARS-CoV-2 prošao sličnu brzu antigensku evoluciju, možda bi bilo preporučljivo redovno ažurirati vakcine kako bi se održao korak s evolucijom virusa. Ili na drugi način povećati brzinu proliferacije limfocita, povećati sposobnost fagocitoze makrofaga. Utvrđeno je da Cistanche tubulosa pojačava funkciju T-ćelija i kapacitet fagocitoze makrofaga.

Slika: Prednosti Cistanches

rezultat

Filogenetska analiza uha 229E provedena je kako bi se odredili historijski sojevi za eksperimentalno istraživanje

Fokusirali smo svoje istraživanje na virusni spike protein jer je on primarni cilj neutralizirajućih antitijela i zato što su anti-spike antitijela imunološki parametar koji je najbolje povezan sa zaštitom ljudi od infekcije koronavirusom.

Budući da SARS-CoV-2 kruži ljudima više od godinu dana, moramo odabrati drugi koronavirus sa širom evolucijskom istorijom. Od četiri virusa prehlade koja su endemična za ljude, dva A koronavirusa 229E i NL63 slična su SARS-CoV-2 po tome što vežu proteinske receptore preko domena za vezanje receptora u šiljcima. Nasuprot tome, dva beta korona virusa OC43 i HKU1 vezuju receptore glikana preko n-terminalnog domena šiljka. Antitijela koja blokiraju vezivanje receptora dominiraju aktivnošću neutralizacije imuniteta izazvanom infekcijom SARS-CoV-2, pa zaključujemo da iako je SARS-CoV-2 tip B koronavirusa, vjerojatnije je da će evolucija njegove antigenosti biti predviđaju dva ljudska A koronavirusa koji također koriste svoj receptor za protein koji se vezuje za RBD. Od dva virusa odabrali smo 229E jer je prvi put identificiran kod ljudi prije 50 godina, dok je NL63 otkriven tek 2003. godine.

Ekstrapolirali smo filogenetsko stablo bodlji 229E iz direktnih ili nedovoljno propuštenih ljudskih izolata, isključujući starije sojeve koji su bili ekstenzivno testirani u laboratoriji. Ovo drvo ima nekoliko važnih karakteristika. Prvo, djeluje kao sat, s divergencijom sekvence proporcionalnom datumu izolacije virusa. Drugo, drvo je u obliku ljestvi sa kratkom granom na deblu. Prethodno je zapažen merdevinasti oblik filogenije 229E, što je karakteristika virusa kao što je gripa, gde imunološki pritisci pokreću promenu populacije odabirom antigenskih varijanti. Treće, grupisanje sekvenci prema datumu, a ne prema zemlji karantina. Filogenija organizirana prema datumu, a ne geografskoj lokaciji, ukazuje na brzo globalno širenje, što je još jedna karakteristika virusa ljudske influence. Konačno, iako postoji određena rekombinacija unutar uha, ona je između blisko povezanih sojeva i ne utiče na širu topologiju stabla. Sadržaj MDA u srcu, jetri i moždanom tkivu kod miševa modela subakutnog starenja izazvanog D-galaktozom značajno je smanjen litenosinom, aktivnost telomeraze u srcu i moždanom tkivu je značajno povećana, funkcija fagocitoze peritonealnih makrofaga je poboljšana, a Proliferacijski odgovor limfocita i sadržaj IL-2 u perifernoj krvi su značajno povećani. Pokazalo se da litenozid može poboljšati imunološku funkciju.

Slika: Dejstvo cistanche poboljšava imunitet

Diskusija

Eksperimentalno smo pokazali da šiljci ljudskih koronavirusa imaju dovoljnu stopu antigenske evolucije da izbjegnu neutralizaciju mnogih poliklonalnih ljudskih seruma u roku od jedne do dvije decenije. Ovo otkriće sugerira da jedan od razloga zašto se ljudi opetovano reinficiraju sezonskim koronavirusima može biti taj što evolucija virusnih šiljaka narušava imunitet izazvan prethodnim infekcijama.

Koliko brzo evoluira antigen 229E u poređenju sa virusom gripa? Primjetno, nismo pronašli studije koje su mjerile brzinu kojom je evolucija gripe erodirala neutralizaciju u ljudskom serumu. Međutim, mnoge studije su testirale evoluciju antigena gripe koristeći inhibiciju hemaglutinacije u serumu tvorova zaraženih jednim sojem virusa. Brzina kojom se 229E neutralizira ljudskim serumom je nekoliko puta sporija od brzine kojom se virusi influence A/H3N2 neutraliziraju serumom tvora, ali je uporediva sa brzinom kojom virusi influence b pobjegnu. Međutim, serumi tvorova inficirani jednim sojem virusa gripe imaju tendenciju da prepoznaju manje sojeva od ljudskih seruma inficiranih više puta s više sojeva. Dakle, HAI u serumu tvorova može precijeniti stopu erozije evolucije gripe u odnosu na stvarnu neutralizaciju ljudskog seruma. S tim u vezi, potreban je daljnji rad kako bi se napravila pozitivna usporedba antigenske evolucije ovih virusa.

Veliko je pitanje šta naš rad znači za evoluciju mogućih antigena za SARS-CoV-2. Iako je nemoguće znati da li će SARS-CoV-2 evoluirati kao 229E, sigurno je da su mutacije koje utiču na neutralizaciju seruma kod poliklonalnih ljudi već prisutne u lozi SARS-CoV-2, iako je veliki udio populacija je još uvijek naivna i stoga je vjerovatno da će imati mali imuni stres na virus. No, prema našim zapažanjima, čak i ako ljudski koronavirusi evoluiraju kako bi izbjegli neutralizacijski imunitet, dvije činjenice daju nadu. Prvo, nivo imuniteta koji je potreban za prevenciju teškog COVID-19 može biti niži, vjerovatno zato što sporiji tok bolesti ima više vremena za podizanje imunološkog odgovora od "bržeg" virusa kao što je gripa. Optimistično objašnjenje je da bolest obično može biti blaga, čak i ako virusni antigeni evoluiraju kako bi omogućili ponovnu infekciju. Drugo, mnoge od vodećih SARS-CoV-2 vakcina koriste nove tehnologije, kao što je isporuka zasnovana na MRNA, koje mogu lako ažurirati vakcinu ako dođe do evolucije antigena. Stoga predlažemo da se evolucija SARS-CoV-2 prati zbog antigenskih mutacija koje bi mogle sugerirati redovno ažuriranje vakcine.

Kliknite ovdje da ojačate svoj imunitet na COVID{0}}

Testovi neutralizacije

293T ćelije korištene u eksperimentima neutralizacije transficirane su sa APN i TMPRSS2 i zasijane prema gore opisanom titru virusa. Eksperimenti neutralizacije su izvedeni 20-24 sati nakon što su ćelije zasijane u 96-ploče sa bunarima. Prvo, toplotno inaktivirani uzorci seruma su razrijeđeni 1:10 u mediju za rast D10, zatim uzastopno 3 puta u 96-ploči za "postavku" bunara tc premaza, na kraju svaki uzorak razrijeđen ukupno 7 puta. Svaki uzorak seruma razrijeđen je dva puta. Svaki 229E spike-pseudotipiziran lentivirus je zatim razrijeđen kako bi se postiglo očitavanje luciferaze od oko 200,000 RLUs po jažici. Jednake količine virusa su zatim dodane u svaku jažicu ploča za kulturu virusa i seruma, koje su inkubirane na 37˚C i 5 posto CO2 1 sat, nakon čega je 100 uL svakog virusa i mješavine seruma prebačeno u 293T-APN. -TMPRSS2 ćelijske ploče zasijane dan ranije. Posude s kulturama su inkubirane na 37˚C i 5 posto CO2 oko 50-52 h, a signal luciferaze je očitan kako je gore opisano za određivanje titra virusa.

Svaka ploča za neutralizaciju sadrži listu pozitivnih kontrolnih jažica koje se sastoje od ćelija i virusa, uzgojenih u mediju D10, ali bez seruma, i negativnih kontrola koje se sastoje od virusa, ali bez ćelija (također smo potvrdili da su slični rezultati dobijeni korištenjem negativne kontrole samo ćelije). Nakon oduzimanja pozadinskih očitanja za negativnu kontrolnu grupu, rezultat infektivnosti je izračunat pri svakom razrjeđivanju seruma kao rezultat signala za pozitivnu kontrolnu grupu (prosječen na dvije pozitivne kontrolne rupe u svakom redu). Zatim koristimo neutralne krivulje da uklopimo 2- parametar Hill krivulje sa osnovnim linijama fiksiranim na 1 i 0. Imajte na umu da su koncentracije u serumu prikazane na ovim krivuljama koncentracije virusa prethodno inkubiranih sa serumom 1 sat. Svi testovi su ponovljeni, ali su neki parovi serovirusa imali dodatna očitavanja dok smo ponovo testirali odabrane parove serovirusa kako bismo potvrdili da su rezultati ostali dosljedni tokom dana ispitivanja. U svim slučajevima, dnevna konzistentnost je bila dobra i prijavljene vrijednosti su bile prosječne ic50 za sva mjerenja. Desert Cistanche polisaharid može smanjiti sadržaj MDA u mozgu, srcu i jetri imunokompromitovanih životinjskih modela, povećati aktivnost telomeraze u srcu i moždanom tkivu, funkciju fagocitoze peritonealnih makrofaga, proliferacijski odgovor limfocita, sadržaj IL-2 u T limfocitima slezene i koncentracija kalcijevih jona u ćelijama timusa. Ovi pokazatelji ukazuju na to da cistanche polisaharid može poboljšati imunološku funkciju.

Reference

1. Addetia A, Crawford KHD, Dingens A, Zhu H, Roychoudhury P, Huang ML, et al. Neutralizing Antibodove koreliraju sa zaštitom od SARS-CoV-2 kod ljudi tokom izbijanja ribarskih plovila saVisoka stopa napada. J Clin Microbiol. 2020; 58. https://doi.org/10.1128/JCM.02107-20 PMID: 32826322

2. Lumley SF, O'Donnell D, Stoesser NE, Matthews PC, Howarth A, Hatch SB, et al. Status antitela iIncidencija SARS-CoV-2 infekcije kod zdravstvenih radnika. N Engl J Med. 2021; 384: 533–540. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034545 PMID: 33369366

3. Polack FP, Thomas SJ, Kitchin N, Absalon J, Gurtman A, Lockhart S, et al. Sigurnost i efikasnostBNT162b2 mRNA Covid-19 vakcina. N Engl J Med. 2020;0: nula. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577 PMID: 33301246

4. Alsoussi WB, Turner JS, Case JB, Zhao H, Schmitz AJ, Zhou JQ, et al. Snažno neutralizirajuće antitijeloŠtiti miševe od infekcije SARS-CoV-2. J Immunol. 2020; 205: 915–922. https://doi.org/10.4049/jimmunol.2000583 PMID: 32591393

5. McMahan K, Yu J, Mercado NB, Loos C, Tostanoski LH, Chandrashekar A, et al. Korelati zaštiteprotiv SARS-CoV-2 kod rezus makaka. Priroda. 2020; 1–8. https://doi.org/10.1038/s41586-020-03041-6 PMID: 33276369

6. Zidovi AC, Park YJ, Tortorici MA, Wall A, McGuire AT, Veesler D. Struktura, funkcija i antigenostSARS-CoV-2 spike glikoproteina. Cell. 2020; 181: 281–292.e6. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.058 PMID: 32155444

7. Zost SJ, Gilchuk P, Case JB, Binshtein E, Chen RE, Nkolola JP, et al. Snažno neutralizira i štitiaktivna ljudska antitijela protiv SARS-CoV-2. Priroda. 2020; 584: 443–449. https://doi.org/10.1038/s{0}} PMID: 32668443

8. Edridge AWD, Kaczorowska J, Hoste ACR, Bakker M, Klein M, Loens K, et al. Sezonski korona viruszaštitni imunitet je kratkotrajan. Nat Med. 2020; 26: 1691–1693. https://doi.org/10.1038/s41591-020-1083-1 PMID: 32929268

9. Hendley JO, Fishburne HB, Jack M. Gwaltney J. Koronavirusne infekcije kod odraslih osoba koje rade. Am RevRespir Dis. 1972; 105: 805–811. https://doi.org/10.1164/arrd.1972.105.5.805 PMID: 5020629

10. Schmidt OW, Allan ID, Cooney MK, Foy HM, Fox JP. Raste titar antitijela na ljudske korona viruseOC43 i 229E u porodicama u Sijetlu tokom 1975–1979. Am J Epidemiol. 1986; 123: 862–868. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a114315 PMID: 3008551

11. Aldridge RW, Lewer D, Beale S, Johnson AM, Zambon M, Hayward AC, et al. Sezonalnost i imunitetna laboratorijski potvrđene sezonske koronaviruse (HCoV-NL63, HCoV-OC43 i HCoV-229E): rezultatiiz kohortne studije Flu Watch. Wellcome Open Res. 2020; 5: 52. https://doi.org/10.12688/wellcomeopenres.15812.2 PMID: 33447664

12. Ibarrondo FJ, Fulcher JA, Goodman-Meza D, Elliott J, Hofmann C, Hausner MA, et al. Rapid Decay ofAnti-SARS-CoV-2 antitijela kod osoba sa blagim Covid-om-19. N Engl J Med. 2020; 383: 1085–1087.https://doi.org/10.1056/NEJMc2025179 PMID: 32706954

13. Crawford KHD, Dingens AS, Eguia R, Wolf CR, Wilcox N, Logue JK, et al. Dinamika neutralizirajućeg antitjelesne titre u mjesecima nakon infekcije SARS-CoV{1}}. J Infect Dis. 2020; 223: 197–205. https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa618 PMID: 33000143

14. Gaebler C, Wang Z, Lorenzi JCC, Muecksch F, Finkin S, Tokuyama M, et al. Evolucija antitelaImunitet na SARS-CoV-2. Priroda. 2021. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03207-w PMID:33461210

15. Rodda LB, Netland J, Shehata L, Pruner KB, Morawski PA, Thouvenel CD, et al. Funkcionalni SARSCoV-2-specifična imunološka memorija opstaje nakon blagog oblika COVID-a-19. Cell. 2020. [citirano 8. decembra 2020.]. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.11.029 PMID: 33296701

16. Wajnberg A, Amanat F, Firpo A, Altman DR, Bailey MJ, Mansour M, et al. Robusno neutralizirajuće antitijeloinfekcije SARS-CoV-2 traju mjesecima. Nauka. 2020; 370: 1227–1230. https://doi.org/10.1126/science.abd7728 PMID: 33115920

17. Kauč RB, Kasel JA. Imunitet na gripu kod čoveka. Annu Rev Microbiol. 1983; 37: 529–549. https://doi.org/10.1146/annurev.mi.37.100183.002525 PMID: 6357060