Тяжелый острый респираторный коронавирус 2 (SARS-CoV-2)  семейства Coronaviridae  является возбудителем глобальной пандемии коронавирусной болезни 2019 (COVID-19), которая привела к более чем 6,5 миллионам смертей из более чем 600 миллионов зарегистрированных инфекций.

SARS-CoV-2 тесно связан с SARS-CoV и коронавирусом ближневосточного респираторного синдрома (MERS-CoV), оба из которых привели к эпидемическим вспышкам в 2002–2003 и 2013–2014 годах соответственно и связаны со значительной заболеваемостью. Сообщалось также об инфицировании человека другими коронавирусами , такими как OC43, 229E, NL63 и HKU1, большинство из которых проявляются в виде обычной сезонной простуды.

Исследование:  новый взгляд на иммунную память человека после инфекции SARS-CoV-2 и вакцинации.  Изображение предоставлено: Катерина Кон / Shutterstock.com

Фон

SARS-CoV-2 проникает в организм хозяина путем связывания с рецепторами ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) на поверхности клеток-хозяев через свой рецептор-связывающий домен (RBD) внутри вирусного шиповидного белка . Рецепторы ACE2 присутствуют в клетках дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, сердца и почек. 

У большинства людей, заразившихся SARS-CoV-2, наблюдаются легкие респираторные симптомы. Однако пациенты с уже существующими сопутствующими заболеваниями, такими как хроническое обструктивное заболевание дыхательных путей (ХОБЛ), ожирение, астма и лица с ослабленным иммунитетом, подвергаются большему риску тяжелого течения COVID-19. Например, люди с повышенной экспрессией ACE2 или ослабленной иммунной функцией демонстрируют более высокую вирусную нагрузку, инфекционность и плохой контроль вируса.

Ученые изучили иммунный ответ человека на инфекцию SARS-CoV-2. Недавно разработанные технологии позволяют обнаруживать, количественно определять и фенотипировать клетки иммунной памяти. Появление вызывающих озабоченность вариантов SARS-CoV-2 (ЛОС) подчеркнуло необходимость в биомаркерах, способных количественно оценить защиту, обеспечиваемую вакцинами против COVID-19 на основе исходного штамма Ухань.

Недавнее исследование журнала Allergy  рассматривает современные знания о формировании реакций иммунной памяти и их устойчивости после заражения и вакцинации. Исследователи также дают представление об иммунной памяти и ее способности защищать от новых летучих органических соединений.

Методы выявления клеток иммунной памяти SARS-CoV-2

Адаптивная иммунная система в первую очередь опирается на действие как Т-, так и В-клеток, чтобы вызвать антиген-зависимые и антиген-специфические ответы. После заражения или вакцинации В- и Т-клетки, которые распознают патоген от предшествующего воздействия, будут реагировать, пролиферировать и дифференцироваться.

Таким образом, клетки адаптивной иммунной системы допускают развитие иммунологической памяти, сравнимой с врожденным иммунным ответом, не обладающим способностью к памяти. Клетками, ответственными за этот последующий ответ, являются В-клетки памяти (Bmem) и Т-клетки памяти (Tmem).

Bmem традиционно выявляют с помощью иммуноферментного пятна (ELISPOT), чрезвычайно чувствительного и быстрого метода. Несмотря на эти преимущества, ELISPOT требует много времени и не дает никакой информации об изолированных В-клетках, которые не распознают интересующий антиген.

Другим подходом, который можно использовать для определения антигенной реактивности Bmem или плазматических клеток, является иммортализация клонов B-клеток, которая идентифицирует антитела, продуцируемые одним клоном B-клеток. Однако этот метод часто отнимает много времени и сил, что ограничивает его применимость в определенных условиях.

Антиген-специфические В-клетки также могут быть идентифицированы путем мечения интересующего антигена и последующего исследования клеток на их реактивность к этим антигенам. Такой подход обеспечивает тщательное изучение иммунофенотипа этих клеток, а также позволяет исследователям собирать клетки в конце эксперимента для дальнейшего анализа.

По сравнению с анализом В-клеток оценка Т-клеток, специфичных для SARS-CoV-2, является более сложной задачей, поскольку они распознают только пептидный фрагмент исходного антигена. Таким образом, исследователи будут использовать различные анализы для обнаружения антиген-специфических CD8+ и CD4+ Т-клеток.

California Gold Nutrition, Lactobif, Cran-Max, пробиотики, 25 млрд КОЕ, 30 растительных капсул

Антиген-специфические Т-клетки также можно оценить путем стимуляции мононуклеарных клеток периферической крови (РВМС) цельными белковыми антигенами для определения различных Т-клеток, продуцируемых этой реакцией, на что указывают определенные маркеры активации. Они могут включать внутриклеточные цитокины, такие как интерлейкин 2 (IL-2), фактор некроза опухоли α (TNF-α) и интерферон γ (IFN-γ).

Реакция антител на SARS-CoV-2

Через 7-10 дней после заражения клеток SARS-CoV-2 активированные В-клетки дифференцируются в плазмобласты. Эти плазмобласты впоследствии индуцируют выработку антител, которые обычно нацелены на шиповидные и нуклеокапсидные белки SARS-CoV-2 через 20 дней после заражения.

Количественное определение нейтрализующих антител (нАт) часто используется для отражения предшествующей инфекции SARS-CoV-2. После заражения или вакцинации эти nAb остаются стабильными в течение как минимум трех месяцев, при этом некоторые уровни антител сохраняются в течение 8–15 месяцев после первоначального ответа антител.

Циркуляция Bmem также использовалась для оценки траектории COVID-19. В начале инфекции SARS-CoV-2 Bmem обычно экспрессирует иммуноглобулин M (IgM) и впоследствии смещается в сторону экспрессии CD21.

В течение 11 месяцев после инфицирования Bmem будет переключаться на IgG в возрастающих количествах. Кроме того, уровни CD27+ и CD71-Bmem могут оставаться стабильными в течение более 12 месяцев после заражения, что указывает на стойкий ответ В-клеток памяти. 

Были охарактеризованы различные специфичные для SARS-CoV-2 Т-клетки, в том числе CD8+ и CD4+ эффекторные субпопуляции и субпопуляции памяти, а также Т-хелперные клетки (Tfh). Как CD4+ T-клетки, так и Tfh-клетки остаются устойчивыми в течение примерно одного месяца после заражения, тогда как CD8+ T-клетки остаются обнаруживаемыми в 70-80% образцов выздоравливающих в этот момент времени.

Эти ответы Т-клеток могут оставаться обнаруживаемыми в течение восьми месяцев после заражения. Однако, в отличие от Bmem, уровни Tmem со временем обычно снижаются.

Иммунный ответ на вакцинацию

Вакцины против COVID-19 на основе аденовирусного вектора и информационной рибонуклеиновой кислоты (мРНК) быстро разрабатывались после начала пандемии и впоследствии получили одобрение во многих странах мира. Эти два типа вакцин против COVID-19 были разработаны для обеспечения как гуморального, так и клеточного ответа на шиповидный белок SARS-CoV-2.

Высокие уровни нАТ были обнаружены через четыре недели после введения как аденовирусной, так и мРНК-вакцины, при этом у выздоравливающих лиц после вакцинации вырабатывался гораздо более высокий уровень антител по сравнению с ранее не получавшими вакцинацию лицами. Плазматические клетки, полученные после вакцинации мРНК, обнаруживаются в течение семи месяцев.

По сравнению с мРНК-вакцинами аденовирусные вакцины продуцируют значительно меньше IgG и nAb. Уровни антител достигают пика через 15-20 дней после вакцинации мРНК, после чего происходит снижение уровней nAb.

Bmem, специфичный для шипа SARS-CoV-2, образовался после пика дозы одной мРНК-вакцины через месяц после получения второй дозы вакцины. Интересно, что выздоравливающие люди генерируют более высокие уровни Bmem в ответ на первую дозу мРНК-вакцины по сравнению с наивными людьми из-за ранее существовавших клеток иммунной памяти, вызванных инфекцией. Тем не менее, люди, ранее не инфицированные, производят специфичные для шипа Bmem, которые можно обнаружить в течение шести месяцев после введения второй дозы мРНК-вакцины.

Спайк-специфические CD4+ и CD8+ Т-клетки также, по-видимому, достигают своего пика в течение первых четырех недель после завершения серии вакцин с двумя дозами мРНК. Однако по сравнению со стабильными уровнями Bmem, зарегистрированными после вакцинации, уровни CD4+ и CD8+ Т-клеток, по-видимому, снижаются через три месяца после вакцинации.

Иммунитет против летучих органических соединений SARS-CoV-2 

Сообщалось о нескольких вызывающих озабоченность вариантах SARS-CoV-2 (VOC), которые более заразны, с большей вероятностью вызывают тяжелое заболевание и способны уклоняться от иммунитета, индуцированного вакциной. 

Чтобы решить проблему снижения защиты, обеспечиваемой вакцинацией против этих летучих органических соединений, в ряде стран рекомендуется третья бустерная доза через три-шесть месяцев после первичной вакцинации. Кроме того, было показано, что бустерная вакцинация реактивирует Bmem, что увеличивает выработку nAb для связывания и нейтрализации летучих органических соединений SARS-CoV-2.

Выводы 

Настойчивые усилия по изучению иммунной памяти, вызванной вакцинацией против COVID-19 и/или инфекцией SARS-CoV-2, и устойчивость этих реакций помогут в разработке будущих методов лечения уязвимых лиц. Клинические анализы, способные идентифицировать Tmem и Bmem, позволят исследователям оценить эффективность вакцины, чтобы определить необходимость и время для последующих бустерных доз.

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить способность иммунной памяти распознавать летучие органические соединения и обеспечивать защиту от инфекции или тяжелого течения COVID-19 и связанных с ним летальных исходов. В совокупности эти усилия помогут в борьбе с продолжающейся пандемией COVID-19.