Differentielle virkninger af den anden SARS-CoV-2 MRNA-vaccinedosis på T-celleimmunitet hos naive og COVID-19-restituerede individer

Grafisk abstrakt

Højdepunkter

SARS-CoV-2 antigenspecifik CD4+ CD154+ Th1-celler udskiller IL-2 og IFN-g

T-celle-medieret IL-2 og IFNg korrelerer med SARS-CoV-2 IgG humoral immunitet

Naive forsøgspersoner når deres top af immunitet efter den anden vaccinedosis

COVID-19-frivillige individer når deres immunitetshøjde efter den første vaccinedosis

cistanche tubulosa-forbedrer immunsystemet

Klik her for at se produkter fra Cistanche Enhance Immunity

【Spørg om mere】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Forfattere

Daniel Lozano-Ojalvo, Carmen Camara, Eduardo Lopez-Granados, ..., Antonio Bertoletti, Ernesto Guccione, Jordi Ochando

Korrespondance

ernesto.guccione@mssm.edu (EG), jordi.ochando@mssm.edu (JO)

Kort om

Knappe SARS-CoV-2-vaccineforsyninger påvirker vaccinationspolitikkerne i nogle lande. Lozano-Ojalvo et al. rapporterer, at forsøgspersoner med tidligere eksponering for SARS-CoV-2 udvikler kraftige immunresponser efter den første BNT162b2-vaccinedosis, hvilket tyder på enkeltvaccinationsregimer hos COVID-19-frivillige individer.

RESUMÉ

Den hurtige udvikling af mRNA-baserede vacciner mod det alvorlige akutte respiratoriske syndrom coronavirus-2 (SARS-CoV-2) førte til udformningen af ​​accelererede vaccinationsskemaer, der har været ekstremt effektive hos naive individer. Mens et to-dosis immuniseringsregime med BNT162b2-vaccinen har vist sig at give en 95 % effekt hos naive individer, har virkningerne af den anden vaccinedosis hos individer, der tidligere er kommet sig efter naturlig SARS-CoV-2-infektion, ikke blevet undersøgt i detaljer. I denne undersøgelse karakteriserer vi SARS-CoV-2 spidsspecifik humoral og cellulær immunitet hos naive og tidligere inficerede individer under og efter to doser BNT162b2-vaccination. Vores resultater viser, at mens den anden dosis øger både den humorale og cellulære immunitet hos naive individer, når COVID-19-frivillige individer deres immunitetshøjde efter den første dosis. Disse resultater tyder på, at en anden dosis i henhold til det nuværende standardvaccinationsprogram muligvis ikke er nødvendig hos personer, der tidligere er inficeret med SARS-CoV-2.

cistanche tubulosa-forbedrer immunsystemet

INTRODUKTION

BNT162b2 mRNA coronavirus disease 2019 (COVID-19)-vaccinen blev godkendt til brug i nødstilfælde af US Food and Drug Administration (FDA) og European Medicines Agency (EMA) i december 2020 (Krammer, 2020). Vaccinationsstrategien for BNT162b2-vaccinen involverer et accelereret to-dosis vaccinationsregime administreret med 21 dages mellemrum, som har vist sig at inducere en spike-specifik humoral og cellulær immunitet forbundet med en 95 % effekt hos naive individer (Polack et al., 2020) ). Hos personer med tidligere eksponering for SARS-CoV-2 er anvendeligheden af ​​den anden dosis imidlertid blevet udfordret. Mens robuste spidsspecifikke antistoffer og T-celler induceres af en enkeltdosis vaccination i SARS-CoV 2 seropositive individer (Krammer et al., 2021; Prendecki et al., 2021), ser den anden vaccinationsdosis ikke ud til at øge spidsspecifik humoral respons hos COVID-19 helbredte individer (Samanovic et al., 2021). Virkningerne af den anden dosis mRNA-vaccine på det spidsspecifikke T-cellerespons er lige begyndt at blive undersøgt hos både naive og SARS-CoV-2 præ-eksponerede individer. Det er afgørende at forstå den spidsspecifikke T-celle-respons, da beskyttelse mod sygdoms sværhedsgrad og infektion sandsynligvis vil være afhængig af den koordinerede aktivering af både de humorale og cellulære arme af adaptiv immunitet (McMahan et al., 2021). Kompleksiteten i at overvåge T-cellens størrelse og funktion har dog hidtil forhindret måling af de immuncellulære parametre i et robust antal vaccinerede individer under hele vaccinationsplanen. For at løse dette problem har vi undersøgt spike-SARS-CoV-2-antigenspecifikke T-celle-responser hos naive og COVID-19-restituerede individer under fuld BNT162b2-mRNA-vaccination.

RESULTATER

Vi undersøgte først den spike-specifikke T-celle-respons ved en spektral flowcytometrisk analyse ved hjælp af perifere blodmononukleære celler (PBMC'er) stimuleret in vitro med DMSO eller SARS CoV-2 spike-peptidpulje (Le Bert et al., 2021) hos naive og COVID-19 raske personer før og efter vaccination (20 dage efter anden dosis). Vi observerede, at spike-specifik (CD154+) hukommelse (CD45RA CCR7) CD4+ T-celler, der producerede både interferon (IFN)-g og interleukin (IL)-2 var til stede i COVID{ {13}} raske individer såvel som i naive forsøgspersoner 20 dage efter vaccination (figur S1A og S1B). Funktionel fænotypning af disse celler afslørede, at spidsspecifikke IFN-g- og IL-2-udskillende CD4+ T-celler hovedsageligt er repræsenteret af T-hjælper (Th)1 (CCR6 CCR4CXCR3+) celler (Figur S1C). Dernæst analyserede vi de dynamiske ændringer af funktionel spike-specifik T-celle-respons ved at måle mængden af ​​IFN-g og IL -2 til stede i fuldblod stimuleret med en spike-peptidpool (Le Bert et al., 2021). I modsætning til mere komplekse og detaljerede flowcytometri-baserede analyser, der kræver større mængder blod, kræver denne tilgang kun 1 ml blod, hvilket letter flere longitudinelle tests i en enkelt individuel og pålidelig kvantificeret SARS-CoV-2-specifik T celler i SARS CoV-2-inficerede individer (Le Bert et al., 2021) og vaccinemodtagere (Kalimuddin et al., 2021). Figur 1 viser resultaterne opnået hos 92 individer med og uden tidligere dokumenteret SARS-CoV-2-infektion (47 naive; gennemsnitsalder 39,9 år [interval, 20-62]; kvinder 78%) og i 45 PCR/antigen-test -bekræftede SARS-CoV-2 helbredte individer (39 % 6-9 måneder efter infektion, 26 % efter 3-6 måneder, 35 % efter 1-3 måneder) (gennemsnitsalder 44,3 år [interval, 20-76 år) kvinde 76%) (tabel 1), testet på flere tidspunkter (dvs. før og 10 og 20 dage efter den første og anden vaccinedosis).

cistanche tubulosa-forbedrer immunsystemet

Før vaccination inducerede spike-peptidpuljen i fuldblod en højere IFN-g-produktion hos COVID-19-restituerede individer end hos naive forsøgspersoner (median før-vaccination hos naive: 1.0 pg/mL [ n=20] og i COVID-19 genvundet: 46,9 pg/mL [n=21]) (Figur 1A). Vi observerede en lignende tendens i spidsspecifik IL-2-produktion (median før-vaccination hos naive: 0.5 pg/mL [n=20] og COVID-19 genvundet : 56,9 pg/mL [n {{20}}]) (figur 1B; tabel 1). Evaluering af den spike-specifikke T-celle-respons 10 dage efter den første dosis indikerer, at COVID-19-restituerede individer opnår en stærkere IFN-g og IL-2-respons sammenlignet med naive forsøgspersoner (median dag 10 efter første vaccinedosis i naiv: 109,5 pg/mL [n=20] og i COVID-19 genvundet: 547,8 pg/mL [n=21] for IFN-g; naiv: 15,85 pg/ mL [n=16] og COVID-19 genvundet: 76,9 pg/mL [n=21] for IL-2) (figur 1A og 1B). COVID-19-restituerede individer bevarer deres T-celleimmunitet på dag 20 efter den første vaccinedosis, mens IFN-g-respons hos naive individer falder, selvom det ikke er statistisk signifikant (median dag 20 efter første vaccinedosis hos naive: 52,9 pg/mL [n=23] og i COVID-19 genvundet: 351,3 pg/mL [n=21]). En lignende tendens i spike-specifik IL-2-produktion blev observeret, selvom der ikke blev set noget fald hos naive individer (median dag 20 efter første vaccinedosis hos naive: 127,0 pg/mL [n=22] og i COVID-19 genvundet: 223,5 pg/mL [n=20]). Disse resultater indikerer, at personer med allerede eksisterende immunitet udøver en mere potent og vedvarende T-celle-respons på SARS-CoV-2-stigning efter den første dosis af vaccinen, i overensstemmelse med nyere undersøgelser (Tauzin et al., 2021; Painter et al., 2021).

Vi undersøgte derefter virkningerne af den anden dosis af vaccinen. Prøvetagning på dag 10 efter den anden dosis bekræftede de gavnlige virkninger af den tilbagekaldte vaccine hos naive individer, som øgede deres IFN-g og IL-2 (median dag 10 efter den anden vaccine dosis i naiv: 211,8 pg/mL [n=20] for IFN-g og 187.0 pg/ml [n=16] for IL-2). Tværtimod øgede COVID-19-frivillige individer ikke deres IFN-g- eller IL-2-produktion på dag 10 efter den anden vaccinedosis (median dag 10 efter den anden vaccinedosis i COVID{{17} } genvundet: 212,0 pg/mL [n=21] for IFN-g og 148,5 pg/mL [n=18] for IL-2). Disse resultater tyder på, at selvom naive forsøgspersoner øger deres immunitet mod SARS-CoV-2 spikeprotein efter den anden dosis af vaccinen, ser det ikke ud til, at COVID-19-frivillige personer drager fordel af standardkuren for COVID. -19 vaccination. Interessant nok observerede vi, at mens IFN-g-sekretion hos COVID-19-udvundne individer falder på dag 20 efter den anden dosis, er IL-2-niveauerne ikke faldet (median dag 20 efter den første vaccinedosis hos naive : 87,0 pg/mL [n=23] og i COVID- 19 genvundet: 136,1 pg/mL [n=23] for IFN-g; naiv: 121,5 pg/mL [n {{ 45}}] og COVID-19 genvundet: 86.4 pg/mL [n=23] for IL-2), hvilket tyder på, at IL-2 sekretion ved spidsspecifikke Th1-celler kan repræsentere en bedre biomarkør til at måle T-celleimmunitet hos vaccinerede individer (figur 1A og 1B; tabel 1). Vores analyse af det humorale respons viser en lignende tendens ved måling af SARS-CoV-2 spidsspecifikke immunglobulin (Ig)G-niveauer, hvilket indikerer, at naive individer opnår betydelige koncentrationer af IgG-antistoffer efter den anden vaccinedosis (figur 1C) . Dette tyder på, at beskyttelse opnås efter standard to-dosis-regimen for COVID-19-vaccination hos naive individer, i overensstemmelse med en nylig rapport (Ebinger et al., 2021). Tværtimod når COVID-19-frivillige individer toppen af ​​responsen på dag 10 efter den første dosis, hvilket er i overensstemmelse med det cellulære respons vist i figur 1A og 1B. Vi observerede også en bedre korrelation mellem IL-2 og IgG sammenlignet med IFN-g og IgG (figur S2), som understøtter den potentielle brug af IL-2 som en biomarkør for cellulær immunitet.

Figur 1. Udvikling af humoral og cellulær immunitet efter BNT162b2-vaccination (A og B) Kvantificering af IFN-g (A) og IL-2 produktion (B) hos naive og COVID-19 restituerede individer (præ- vaccination [præ], 10 og 20 dage efter den første vaccinedosis [henholdsvis 10 og 20] og 10 og 20 dage efter den anden vaccinedosis [henholdsvis 30 og 40]) efter stimulering natten over af hele blod med SARS-CoV-2-peptidpuljer. IFN-g- og IL-2-koncentrationsniveauer blev bestemt ved hjælp af ELLA-single plex-patroner (n=92 individer; 47 naive og 45 COVID-19 genvundne). (C) Kinetik af SARS-CoV-2 spidsspecifikke IgG-serumniveauer hos naive og COVID-19-frivillige personer målt ved ACCESS SARS-CoV-2 CLIA. Til IgG-, IFN-g- og IL-2-bestemmelse blev gruppemiddelmetoden brugt til at sammenligne tidspunkter for før- og efterbehandling og også mellem tidspunkter efter behandling. Alle individuelle tidspunkter blev målt ved hjælp af tekniske triplikater. En t-test med to prøver, der antager uparrede populationer til før- og efterbehandling, blev udført for hver af markørerne, separat for de cohorte-19-udvundne og naive kohorter. P-værdien for teststatistikken blev sat til signifikansniveauet 0,05, og Benjamini-Hochberg (BH) metoden blev brugt til flere testkorrektioner.

Tabel 1. Karakteristika for studiekohorten

DISKUSSION

Fra vores undersøgelser af den humorale og cellulære spidsspecifikke immunitet hos modtagere af BNT162b2 mRNA COVID-19-vaccinen konkluderer vi, at en enkelt dosis af vaccinen fremkalder dannelsen af ​​specifikke antistoffer og et T-celleimmunrespons hos naive og COVID-19 helbredte individer, i overensstemmelse med nyligt offentliggjorte data (Prendecki et al., 2021; Tauzin et al., 2021). Hos naive forsøgspersoner forstærkes T-celleresponsen i forbindelse med spidsspecifikke IgG-niveauer efter den anden dosis. Tværtimod øger den anden vaccinedosis ikke det spidsspecifikke T-cellerespons hos individer med allerede eksisterende immunitet mod SARS-CoV-2 og yderligere bevis på, at en enkeltdosisvaccine er tilstrækkelig til at inducere beskyttende immunitet i COVID-19-frivillige personer (Reynolds et al., 2021). Samlet set understøtter vores data vaccinationsskemaet bestemt i kliniske forsøg med hurtig administration af den anden dosis til personer uden tidligere SARS-CoV-2 eksponering (Kadire et al., 2021), men de tyder på, at hos personer med præ- eksisterende immunitet mod SARS-CoV-2 den anden dosis af vaccinen er muligvis ikke nødvendig. Longitudinel evaluering af den humorale og cellulære immunitet, især hos naive individer med et reduceret respons på mRNA SARS-CoV-2 BNT162b2 (Grupper et al., 2021), kan også retfærdiggøre behovet for en tredje vaccinationsdosis for at booste immunrespons hos immunsupprimerede individer (Kamar et al., 2021). På nuværende tidspunkt er der mangel på doser til at vaccinere en stor del af befolkningen, og sundhedsmyndighederne udformer prioriterede vaccinationsstrategier efter alder, følgesygdomme og risikovurderingskriterier. De nuværende data understøtter en enkelt vaccinedosis i COVID-19-frivillige personer.

cistanche tubulosa-forbedrer immunsystemet

STJERNE+METODER

Detaljerede metoder findes i onlineversionen af ​​dette papir og inkluderer følgende:

TABEL FOR NØGLERESOURCER

RESSOURCER TILGÆNGELIGHED

B Lead kontakt B Materialer tilgængelighed B Data og kode tilgængelighed

EKSPERIMENTEL MODEL OG EMNEDETALJER

METODEDETALJER

B SARS-CoV-2 Peptidpuljer B Fuldblodskultur med SARS-CoV-2 peptidpuljer B Cytokin kvantificering og analyse B Spike-specifik IgG kvantificering B Flowcytometri d KVANTIFIKATION OG STATISTISK ANALYSE

SUPPLERENDE OPLYSNINGER

Supplerende oplysninger kan findes online på https://doi.org/10.1016/j. celrep.2021.109570.

ANKENDELSER

Vi anerkender de tekniske bidrag fra Daniel Arroyo Sa´nchez, Jana Baranda, Sara Baztan-Morales, Marı´a Castillo de la Osa, Alejandra Comins Boo, Carmen del A´lamo Mayo, Sergio Gil-Manso, Sandra Gonzalez Beatriz; Hatem, Juan Irure-Ventura, Iria Miguens, Sara Mun˜ oz Martinez, Monica Pereira, Catarina Rodrigues-Guerreiro, Mercedes Rodriguez-Garcia og David San Segundo. Vi vil også gerne anerkende Beckman Coulter for at donere det udstyr, der kræves til bestemmelse af spidsspecifikke IgG-antistoffer. Forskning rapporteret i denne publikation blev delvist støttet af National Cancer Institute of the NIH (5R01HD102614-02; R01CA249204 og R01CA248984) og en ISMMS seed fund til EG. Forfatterne anerkender med taknemmelighed brugen af ​​tjenesterne og faciliteterne i Tisch Cancer Institute støttet af et NCI Cancer Center Support Grant (P30 CA196521). MS blev støttet af et NCI-uddannelsestilskud (T32CA078207). Dette arbejde blev støttet af en ISMMS seed fund til JO; Instituto de Salud Carlos III (COV20- 00668) til RCR; Instituto de Salud Carlos III, det spanske ministerium for videnskab og innovation (COVID-19-forskningsindkaldelse COV20/00181), medfinansieret af Den Europæiske Udviklingsfond ''A way to achieve Europe'' til EP; Instituto de Salud Carlos III, Spanien (COV20/00170); regeringen i Cantabria, Spanien (2020UIC22-PUB-0019) til MLH; Instituto de Salud Carlos III (PI16CIII/00012) til PP; Fondo Social Europeo e Iniciativa de Empleo Juvenil YEI (Grant PEJ2018-004557-A) til MPE; og af REDInREN 016/ 009/009 ISCIII. Dette projekt har modtaget støtte fra European Union Horizon 2020 forsknings- og innovationsprogrammer VACCELERATE og INSTRUCT under tilskudsaftalerne 101037867 og 860003.

cistanche fordele-styrker immunsystemet

REFERENCER

Ebinger, JE, Fert-Bober, J., Printsev, I., Wu, M., Sun, N., Prostko, JC, Frias, EC, Stewart, JL, Van Eyk, JE, Braun, JG, et al. (2021). Antistofreaktioner på BNT162b2 mRNA-vaccinen hos individer, der tidligere er inficeret med SARS CoV-2. Nat. Med. 27, 981-984.

Grifoni, A., Sidney, J., Zhang, Y., Scheuermann, RH, Peters, B., og Sette, A. (2020). En sekvenshomologi og bioinformatisk tilgang kan forudsige kandidatmål for immunresponser på SARS-CoV-2. Cell Host Microbe 27, 671–680.e2.

Grupper, A., Rabinowich, L., Schwartz, D., Schwartz, IF, Ben-Yehoyada, M., Shashar, M., Katchman, E., Halperin, T., Turner, D., Goykhman, Y. et al. (2021). Reduceret humoral respons på mRNA SARS-CoV-2 BNT162b2-vaccine hos nyretransplanterede modtagere uden forudgående eksponering for virussen. Er. J. Transplantation. Udgivet online 18. april 2021. https://doi.org/10.1111/ajt.16615.

Kadire, SR, Wachter, RM, og Lurie, N. (2021). Forsinket anden dosis i forhold til standardregimen for COVID-19-vaccination. N. Engl. J. Med. 384, e28.

Kalimuddin, S., Tham, CY, Qui, M., de Alwis, R., Sim, JX, Lim, JM, Tan, HC, Syenina, A., Zhang, SL, Le Bert, N., et al. (2021). Tidlige T-celle- og bindingsantistofresponser er forbundet med virkningen af ​​COVID-19 RNA-vaccinen. Med (NY) 2, 682-688.e4.

Kamar, N., Abravanel, F., Marion, O., Couat, C., Izopet, J., og Del Bello, A. (2021). Tre doser af en mRNA COVID-19-vaccine i fastorgantransplanterede modtagere. N. Engl. J. Med. Udgivet online 23. juni 2021. https://doi.org/10. 1056/NEJMc2108861.

Krammer, F. (2020). SARS-CoV-2-vacciner under udvikling. Natur 586, 516–527.

Krammer, F., Srivastava, K., Alshammary, H., Amoako, AA, Awawda, MH, Beach, KF, Bermu´ dez-Gonza´ lez, MC, Bielak, DA, Carren˜ o, JM, Chernet, RL et al. (2021). Antistofrespons hos seropositive personer efter en enkelt dosis SARS-CoV-2 mRNA-vaccine. N. Engl. J. Med. 384, 1372-1374.

Le Bert, N., Clapham, HE, Tan, AT, Chia, WN, Tham, CYL, Lim, JM, Kunasegaran, K., Tan, LWL, Dutertre, CA, Shankar, N., et al. (2021). Meget funktionel virusspecifik cellulær immunrespons ved asymptomatisk SARS CoV-2-infektion. J. Exp. Med. 218, e20202617.

McMahan, K., Yu, J., Mercado, NB, Loos, C., Tostanoski, LH, Chandrashekar, A., Liu, J., Peter, L., Atyeo, C., Zhu, A., et al. . (2021). Korrelerer af beskyttelse mod SARS-CoV-2 i rhesus makakaber. Nature 590, 630–634.

Painter, MM, Mathew, D., Goel, RR, Apostolidis, SA, Pattekar, A., Kuthuru, O., Baxter, AE, Herati, RS, Oldridge, DA, Gouma, S., et al. (2021). Hurtig induktion af antigenspecifikke CD4+ T-celler styrer koordinerede humorale og cellulære immunresponser på SARS-CoV-2 mRNA-vaccination. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2021.04.21.440862.

Polack, FP, Thomas, SJ, Kitchin, N., Absalon, J., Gurtman, A., Lockhart, S., Perez, JL, Perez Marc, G., Moreira, ED, Zerbini, C., et al.; C4591001 Clinical Trial Group (2020). Sikkerhed og effekt af BNT162b2 mRNA Covid-19-vaccinen. N. Engl. J. Med. 383, 2603-2615.

Prendecki, M., Clarke, C., Brown, J., Cox, A., Gleeson, S., Guckian, M., Randell, P., Pria, AD, Lightstone, L., Xu, XN, et al. . (2021). Effekt af tidligere SARS-CoV-2-infektion på humorale og T-celleresponser på enkeltdosis BNT162b2-vaccine. Lancet 397, 1178-1181.

Reynolds, CJ, Pade, C., Gibbons, JM, Butler, DK, Otter, AD, Menacho, K., Fontana, M., Smit, A., Sackville-West, JE, Cutino-Moguel, T., et al.; UK COVIDsortium Immune Correlates Network; UK COVIDsortium Investigators (2021). Tidligere SARS-CoV-2-infektion redder B- og T-celleresponser på varianter efter den første vaccinedosis. Science, Udgivet online 30. april 2021. https://doi. org/10.1126/science.abh1282.

Samanovic, MI, Cornelius, AR, Wilson, JP, Karmacharya, T., Gray-Gaillard, SL, Allen, JR, Hyman, SW, Moritz, G., Ali, M., Koralov, SB, et al. (2021). Dårlige antigenspecifikke responser på den anden BNT162b2 mRNA-vaccinedosis hos SARS-CoV-2-erfarne individer. medRxiv. https://doi.org/10. 1101/2021.02.07.21251311.

Tauzin, A., Nayrac, M., Benlarbi, M., Gong, SY, Gasser, R., Beaudoin-Bussieres, G., Brassard, N., Laumaea, A., Vezina, D., Prevost, J. et al. (2021). En enkelt BNT162b2-mRNA-dosis fremkalder antistoffer med Fc-medierede effektorfunktioner og booster allerede eksisterende humorale og T-celleresponser. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2021.03.18.435972.