Odgovor T ćelija nakon vakcinacije protiv virusa COVID-19 BNT162b2 protiv SARS-CoV-2 Omicron B.1.1.529 Varijanta zabrinutosti

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstract

ProgresijaPandemijska bolest COVID-19je dovelo do pojave varijanti zabrinjavajućih (VOC), koje mogu ugroziti efikasnost vakcina koje se trenutno primjenjuju. Antigenski drift potencijalno može dovesti do smanjenja zaštitnog imuniteta T ćelija i, posljedično, ozbiljnijih manifestacija bolesti. Da bi se procijenila ova mogućnost, T ćelije reaguju na divlji tip Wuhan- 1 SARS-CoV-2 šiljastog proteina predaka iOmicron B.1.1.529spike protein su upoređeni. U skladu s tim, mononuklearne ćelije periferne krvi (PBMC) sakupljene su od osam zdravih dobrovoljaca 4-5 mjeseci nakon treće vakcinacije sa BNT162b2 i stimulirane su preklapajućim peptidnim bibliotekama koje predstavljaju šiljak bilo predaka iliOmicronSARS-CoV-2virusvarijante. Kvantifikacija specifičnih T ćelija je izvršena fluorescentnim ELISPOT testom, praćenjem ćelija koje luče interferon-gama (IFNg), interleukin-10 (IL-10) i interleukin-4 (IL{ {4}}). Za sve ispitane osobe utvrđeni su uporedivi nivoi reaktivnosti na oba oblika spike proteina. Osim toga, primijećen je dominantan Th1 odgovor, manifestiran uglavnom ćelijama koje luče IFNg i samo ograničenim brojem ćelija koje luče IL-10- i IL-4-. Podaci pokazuju stabilnu aktivnost T ćelija kao odgovor na pojavu Omicron varijante kod testiranih osoba; stoga, zaštitni imunitet na varijantu nakon vakcinacije BNT162b2 nije značajno pogođen.

Ključne riječi: SARS-CoV-2; COVID-19;Omicron; Odgovori T ćelija;ELISPOT; FluoroSpot; varijante zabrinutosti

1Odjel za biohemiju i molekularnu genetiku, Izraelski institut za biološka istraživanja, Ness-Ziona 74100, Izrael; hilac@iibr.gov.il (HC); shaharr@iibr.gov.il (SR); urie@iibr.gov.il (UE);galb@iibr.gov.il (GB)

2 Sheba Medical Center, Infectious Disease Unit, Ramat Gan 5262112, Izrael; Itsik.Levy@sheba.health.gov.il

3 Medicinski fakultet Sackler, Univerzitet u Tel Avivu, Tel Aviv 6997801, Izrael

1. Uvod

Omicron B.1.1.529je trenutno preovlađujuća varijanta zabrinutosti (VOC) među novimaSARS-CoV-2varijante[1]. Omicron varijanta je prvi put opisana u novembru 2021. godine i od tada se brzo širi širom svijeta [1,2]. Nosi 26-32 mutacije u spike proteinu u poređenju sa Wuhan-1 SARS-CoV-2 sekvencom [1], pri čemu su mnoge od ovih mutacija locirane u domenu za vezivanje receptora (RBD). Kao što je pokazano za druge VOC [3], mutacije na neutralizirajućim mjestima šiljastog proteina slabe neutralizujući potencijal antitijela i, posljedično, mogu dovesti do pojačanog imunološkog bijega. Ovaj aspekt ima ogromne implikacije na javno zdravlje, s obzirom na masovne tekuće kampanje vakcinacije širom svijeta zasnovane na antigenskoj specifičnosti primordijalnog soja SARS-CoV-2.

sistanchzamoćan imunitet

Do danas precizni korelati zaštite od SARS-CoV-2 nisu u potpunosti definisani. Jasno je da je neutralizirajući odgovor antitijela bitan za blokiranje vezivanja virusa i ulaska u ćelije domaćina, te da T stanice igraju centralnu ulogu u smanjenju širenja virusa u domaćinu, čime se ublažava ozbiljnost manifestacije bolesti [4]. U skladu s tim, za nekoliko novih VOC-a, pokazalo se da je niži odgovor neutralizirajućih antitijela bio u korelaciji sa nižom efikasnošću vakcine i višim nivoima infekcija koje probijaju imunološki sistem [4,5]. Uzimajući u obzir kinetiku titra antitijela nakon vakcinacije i njihov potencijalni pad ispod nivoa neutralizacije, bitno je održavati zaštitne memorijske odgovore T ćelija, za koje se očekuje da će pokazati značajnu dugovječnost [6-8]. Imuno bijeg od humoralnog odgovora uglavnom je rezultat specifičnih mutacija datog antigena, koje se javljaju u konvergentnom mikroevolucijskom procesu i stoga pogađaju podjednako različite pojedince. Suprotno tome, T-ćelijski odgovor ima divergentan karakter, koji izrazito utiče na različite pojedince zbog HLA polimorfizma; stoga je manja vjerovatnoća da će jedinstvene mutacije u imunodominantnim epitopima utjecati na odgovore T ćelija na globalnoj razini. Slabljenje imuniteta T ćelija protiv VOC-a može nastati kao posljedica antigenskog drifta koji dovodi do akumuliranih mutacija u osnovi imuniteta [9].

Odgovori T ćelija mogu pružiti zaštitu od SARS-CoV-2 čak iu odsustvu odgovora antitijela [10]. Konkretno, visoki nivoi ćelija koje luče IFNg koje reagiraju na antigenu stimulaciju SARS-CoV-2 šiljastim proteinom koreliraju s manje teškim manifestacijama bolesti COVID- 19 [10]. Praćenje odgovora T ćelija eksperimentalno je izazovnije od kvantifikacije humoralnih odgovora, zahtevajući dostupnost održivih ćelija koje reaguju na stimulaciju antigenom. Većina studija je karakterisala odgovore T ćelija elevacijom markera izazvanom aktivacijom (AIM) i intracelularnim bojenjem citokina, praćeno protočnom citometrijom i ELISPOT testovima [11]. U trenutnoj studiji utvrdili smo nivo reaktivnosti T ćelija kao odgovor na šiljak iz Wuhan-1 SARS-CoV-2 i varijantu Omicron B.1.1.529 kod zdravih osoba imuniziranih BNT162b2 vakcina. Studija je otkrila sličan, dominantan Th1 odgovor na obje verzije spike proteina, što sugerira da se održava stabilan imunitet T ćelija protiv trenutno preovlađujuće varijante Omicron.

2. Materijali i metode

2.1.PBMC izolacija

Krv je sakupljena od 8 zdravih osoba u roku od 4-5 mjeseci od njihove treće BNT162b2 vakcine. Krv je sakupljena u epruvete natrijum-heparin (vacutainer, BD, Franklin Lakes, NJ, SAD) i obrađena u roku od 2 h od prikupljanja. Mononuklearne ćelije periferne krvi (PBMC) izolovane su sedimentacijom u gradijentu gustine korišćenjem Ficoll-Paque (Sigma-Aldrich, Rehovot, Izrael) prema protokolu proizvođača. Ćelije su zatim jednom isprane u PBS-u i odmah obrađene za ELISPOT test.

costanche

2.2. ELISPOT test

Trobojni fluorescentni ELISPOT test (FluoroSpot) je izveden uz striktno poštovanje protokola proizvođača (Human IFN-y/IL-4/IL-10 Three-Color Fluo-root, ImmunoSpot, Cleveland, OH , USA), PBMC su resuspendirani u CTL-Test mediju bez FCS (ImmunoSpot) i postavljeni u PVDF membranske ploče sa 96 jažica na 3× 105 ćelija/bunariću. Ćelije su ili ostavljene nestimulisane, stimulirane sa SARS-CoV-2 šiljastim proteinom koji se preklapaju sa bibliotekom peptida ili su stimulirane sa 5 ug/mL fitohemaglutinina (PHA) (Sigma-Aldrich, Rehovot, Izrael) kao pozitivna kontrola. Komercijalno dostupni skupovi peptida (15-mer sekvence sa preklapanjem od 11 aminokiselina) koje pokrivaju punu dužinu Wuhan-1 SARS-CoV{{20}} (divljeg tipa) ili Omicron B.1.1.529 varijanta spike (peptides & elephants GmbH, Hennigsdorf, Njemačka) korišteni su za PBMC stimulaciju. Peptidni skupovi su rastvoreni u DMSO i korišćeni u konačnoj koncentraciji od 200 ug/mL (06 ug/mL po peptidu); Konačna koncentracija DMSO-a bila je ispod 0,1 posto. Izgled ploče prikazan je na dodatnoj slici S1. PBMC su stimulirani 48 h, a učestalost ćelija koje luče citokine je kvantificirana pomoću ImmunoSpot S6 Ultimate čitača sa filterima od 520,600 i 690 nm kako bi se omogućilo nabrajanje ćelija koje eksprimiraju IFNg, IL-10 i IL{{37 }, respektivno. Podaci su analizirani softverom ImmunoSpot verzije 7.0.30.2 (ImmunoSpot). Pozitivne tačke koje se preklapaju filterima od 520 nm i 600 ili 690 nm smatrane su potencijalnim artefaktima i isključene. Analiza statističke značajnosti podataka izvršena je Studentovim t-testom.

3. Rezultati i diskusija

Ćelijski imunitet je ključan u prevenciji teške bolesti COVID-19. U trenutnoj studiji, koja je uključivala osam zdravih osoba (koji se nazivaju donori), vakcinisanih u Izraelu tri puta mRNA BNT162b2 vakcinom, pokušali smo da utvrdimo i uporedimo nivo i tip T ćelija odgovora na bilo Wuhan{{3} } SARS-CoV-2 spike ili Omicron B.1.1.529 varijanta. Donori su bili starosti 20–52 godine (prosjek 27,1) i uključivali su tri muškarca i pet žena. Ni za jednog donatora nije dokumentirana historija COVID{13}}; nadalje, s obzirom na tačnu epidemiološku registraciju uobičajenu u Izraelu, nezamislivo je da su prethodno bili zaraženi. PBMC sakupljen od donora je stimuliran mješavinom od 315 peptida, svaki dug 15 aminokiselina, pokrivajući cijeli spike protein. Studija je ispitala i tip i nivo odgovora, što je određeno brojem ćelija koje luče citokine u fluorescentnom ELISPOT testu.

Nakon antigenske stimulacije peptidima izvedenim iz šiljaka, uočen je dominantan IFNg odgovor kod svih ispitivanih osoba, u rasponu od 50 do 400 sekretirajućih ćelija po 106 PBMC, i niži IL-10 odgovor, u rasponu od 15 do 82 ćelije po 106 PBMC (Slika 1 i Slika S1). Eksperimentalna postavka uključivala je korak stimulacije antigenom od 48 sati kako bi se omogućila manifestacija reaktivnosti klonova T ćelija koji eksprimiraju IL-4- potencijalno prisutnih u uzorcima; međutim, utvrđeni su gotovo neotkriveni nivoi reaktivnosti IL-4, u skladu sa prethodnim podacima koji se odnose na odgovore izazvane vakcinama BNT162b2 i m1273 [2,4,8–13]. Poređenje prosječnog odgovora na divlji tip i Omicron šiljak (Slika 2) pokazalo je samo neznatno neznatno smanjenje od 201 ćelije koje luče IFNg nakon aktivacije sa divljim tipom šiljaka, na 188 ćelija koje reaguju na Omicron spike. Nadalje, nisu uočene značajne razlike između odgovora mjerenih na osnovu ćelija koje luče IL-10- i IL-4-.

cistanche tcm

S obzirom na indukciju IFNg svake testirane individue (Slika 1), u jednom slučaju (Donor 2), uočena je statistički značajna preferencijalna aktivacija peptidima šiljaka predaka, dok je u drugom slučaju (Donor 5) pokazana preferencijalna aktivacija kao odgovor na Omicron spike. Treba napomenuti da nisu zabilježene značajne razlike za kvantifikaciju ćelija koje luče IL-10- i IL-4-. IFNg odgovor je bio veći od IL-10, sa prosječnim omjerom IFNg/IL-10 odgovora 4,9, što ukazuje na dominantan Th1 odgovor bez značajnog Th2 odgovora. Bitnost T ćelija za zaštitu od COVID-19 je dobro dokumentovana [2,4,10]; stoga je potvrda reaktivnosti T ćelija prema novim VOC-ima od najveće važnosti. Kako se identifikuju noviji VOC-ovi u nastajanju, održavanje dugoročnog zaštitnog imuniteta vakcinisanih pojedinaca predstavlja javnozdravstvenu brigu visokog prioriteta. Predloženo je da su u slučaju nekoliko VOC-a, rekonvalescentne i vakcinisane osobe pokazale bijeg od humoralnog imuniteta dok su otkrile normalnu nekompromitovanu reaktivnost T stanica [5,14].

prednosti pustinjske čistoće

U ovoj studiji, analizom odgovora kod pojedinaca nakon tri vakcine BNT162b2, pokazali smo dominantan Th1 odgovor na Omicron varijantni spike protein, koji je u korelaciji sa zaštitnim imunitetom [6]. Odgovori T ćelija i na varijantu predaka i na varijantu Omikrona bili su srazmernih nivoa (Slika 2), u skladu sa nekoliko nedavnih izveštaja [2,12,13]. Budući da naši podaci pokazuju uporedive nivoe odgovora i na šiljke predaka i na Omicron, razumno je procijeniti da CD4 i CD8 sastav kompartmenta T stanica ostaje stabilan za odgovor na obje varijante. Dodatna vrijednost treće vakcinacije za postizanje neutralizacije Omicron antitijela je ranije demonstrirana [15], a buduće studije će se pozabaviti relevantnošću primjene treće vakcine iu održavanju odgovora T ćelija. Osim toga, očekuju se dodatne studije za praćenje ostalih frakcija stanovništva, posebno starijih ljudi s visokim rizikom od razvoja teških oblika COVID-a-19.

Reference

1 Pulliam, JRC; van Schalkwyk, C.; Govender, N.; von Gottberg, A.; Cohen, C.; Grum, MJ; Dushoff, J.; Mlisana, K.; Moultrie, H. Povećan rizik od ponovne infekcije SARS-CoV-2 povezan s pojavom Omicron varijante u Južnoj Africi. medRxiv 2021. [CrossRef]

2. Keeton, R.; Tincho, MB; Ngomti, A.; Baguma, R.; Bend, N.; Suzuki, A.; Khan, K.; Cele, S.; Bernstein, M.; Karim, F.; et al. Reakcije T ćelija SARS-CoV-2 izazvane vakcinacijom ili infekcijom ostaju otporne na Omicron. medRxiv 2021. [CrossRef]

3. Liu, C.; Ginn, HM; Dejnirattisai, W.; Supasa, P.; Wang, B.; Tuekprakhon, A.; Nutella, R.; Zhou, D.; Mentzer, AJ; Zhao, Y.; et al. Smanjena neutralizacija SARS-CoV-2 B.1.617 vakcinom i rekonvalescentnim serumom. Cell 2021, 184, 4220–4236.e13. [CrossRef] [PubMed]

4. Čevik, M.; Grubaugh, ND; Iwasaki, A.; Openshaw, P. COVID-19 vakcine: U korak sa SARS-CoV-2 varijantama. Cell 2021, 184, 5077–5081. [CrossRef] [PubMed]

5. Kustin, T.; Harel, N.; Finkel, U.; Perchik, S.; Harari, S.; Tahor, M.; Caspi, I.; Levy, R.; Leshchinsky, M.; Dror, SK; et al. Dokazi za povećane stope prodora SARS-CoV-2 varijanti koje izazivaju zabrinutost kod osoba vakcinisanih BNT162b2-mRNA. Nat. Med. 2021, 27, 1379–1384. [CrossRef] [PubMed]

6. Altmann, DM; Reynolds, CJ; Boyton, RJ SARS-CoV-2 varijante: Subverzija odgovora antitijela i predviđeni utjecaj na prepoznavanje T ćelija. Cell Rep. Med. 2021, 2, 100286. [CrossRef] [PubMed]

7. Baraniuk, C. Koliko dugo traje imunitet na covid{1}}? BMJ 2021, 373, n1605. [CrossRef] [PubMed]

8. Reynolds, CJ; Gibbons, JM; Pade, C.; Lin, K.-M.; Sandoval, DM; Pieper, F.; Butler, DK; Liu, S.; Otter, AD; Joy, G.; et al. Heterološka infekcija i vakcinacija oblikuju imunitet protiv SARS-CoV-2 varijanti. Sci. 2022, 375, 183–192. [CrossRef] [PubMed]

9. Altmann, DM; Boyton, RJ; Beale, R. Imunitet na SARS-CoV-2 varijante zabrinjava. Science 2021, 371, 1103–1104. [CrossRef] [PubMed]

10. Noh, JY; Jeong, HW; Kim, JH; Shin, E.-C. Strategije orijentirane na T ćelije za kontrolu pandemije COVID-19. Nat. Rev. Immunol. 2021, 21, 687–688. [CrossRef] [PubMed]

11. Ogbe, A.; Kronsteiner, B.; Skelly, DT; Pace, M.; Brown, A.; Adland, E.; Adair, K.; Akhter, HD; Ali, M.; Ali, S.-E.; et al. Testovi T ćelija razlikuju kliničke i subkliničke SARS-CoV-2 infekcije od unakrsno reaktivnih antivirusnih odgovora. Nat. Commun. 2021, 12, 1–14. [CrossRef] [PubMed]

12. GeurtsvanKessel, CH; Geers, D.; Schmitz, KS; Mykytyn, AZ; Lamers, MM; Bogers, S.; Gommers, L.; Sablerolles, RSG; Nieuwkoop, NN; Rijsbergen, LC; et al. Divergentni SARS CoV-2 Omicron-specifični T- i B-ćelijski odgovori kod primalaca vakcine protiv COVID-19. medRxiv 2021. [CrossRef]

13. Naranbhai, V.; Nathan, A.; Kaseke, C.; Berrios, C.; Khatri, A.; Choi, S.; Getz, MA; Tano-Menka, R.; Forman, O.; Gayton, A.; et al. Reaktivnost T ćelija na SARS-CoV-2 Omicron varijantu je očuvana kod većine, ali ne i kod svih prethodno zaraženih i vakcinisanih osoba. medRxiv 2022. [CrossRef]

14. Geers, D.; Shamier, MC; Bogers, S.; den Hartog, GD; Gommers, L.; Nieuwkoop, NN; Schmitz, KS; Rijsbergen, LC; van Osch, JAT; Dijkhuizen, E.; et al. Zabrinjavajuće varijante SARS-CoV-2 djelimično izmiču humoralnim, ali ne i T ćelijskim odgovorima kod rekonvalescentnih donora COVID-19 i primalaca vakcine. Sci. Immunol. 2021, 6, eabj1750. [CrossRef] [PubMed]

15. Nemet, I.; Klinker, L.; Lustig, Y.; Zuckerman, N.; Erster, O.; Cohen, C.; Kreiss, Y.; Alroy-Preis, S.; Regev-Yochay, G.; Mendelson, E.; et al. Treća BNT162b2 vakcinacija neutralizacija SARS-CoV-2 omikronske infekcije. N. Engl. J. Med. 2021. [CrossRef] [PubMed]