Raske voksne har ikke megen B-celleimmunitet over for SARS-CoV-2 og dens løsning

Sammenfatte

Tidligere immunitet mod SARS-CoV-2 kan have vigtige konsekvenser for vores forståelse af modtagelighed og sværhedsgrad af COVID-19. Tilstedeværelsen og den kliniske relevans af allerede eksisterende B-celle-immunitet mangler at blive fuldt belyst. Her giver vi en detaljeret analyse af B-celleimmunitet hos individer, der ikke er udsat for SARS-CoV-2. Til dette formål undersøgte vi indgående SARS-CoV-2 humoral immunitet hos 150 voksne, der blev udtaget før pandemien. Omfattende screening af donorplasma og oprensede IgG-prøver, kombineret og neutraliseret i forskellige funktionelle assays, viste ingen væsentlig aktivitet mod SARS-CoV-2, men udbredt reaktivitet mod endemisk -coronavirus. Derudover blev antistofsekvenser fra 8174 sars-cov-2 reaktive B-celler analyseret på enkeltcellen

niveau, og 158 monoklonale antistoffer blev genereret og testet. Ingen af ​​disse antistoffer viste binding eller neutraliserende aktivitet forbundet med SARS-CoV-2. Tilsammen viser vores resultater ingen tegn på tidligere effektiv antistof- og B-celle-immunitet hos voksne, der ikke er udsat for SARS-CoV-2.

Nøgleord

T-celle; B-celle; Cistanche; Verbascoside; jegsamfund

Introduktion

Den nuværende SARS Coronavirus 2-pandemi er en global sundhedsnødsituation, der udfordrer sundhedssystemer over hele verden. SARS-CoV-2-infektion har en bred vifte af kliniske manifestationer, fra asymptomatisk infektion til livstruende akut respiratorisk distress-syndrom, multipel organsvigt, septisk shock og død. Selvom det er påvirket af en række forskellige faktorer, bestemmes sværhedsgraden af ​​sygdommen i høj grad af medfødte og adaptive immunresponser. Forudgående immunitet mod SARS-CoV-2 kan være en nøgledeterminant for sygdommens sværhedsgrad og kliniske udfald. Imidlertid kan allerede eksisterende immunitet også påvirke det kliniske forløb negativt gennem antibo-afhængig forstærkning (ADE) eller OAS-mekanismer, der tidligere er blevet beskrevet for andre virale patogener.

En allerede eksisterende T-celle-immunrespons mod SARS-CoV-2 blev observeret hos individer, der ikke var udsat for SARS-CoV-2. I disse undersøgelser blev T-cellers reaktivitet over for spike (S) og nukleocapsid (N) proteiner og ikke-strukturelle proteiner NSP7 og NSP13 målt ved anvendelse af antigene peptidpuljer. Det er vigtigt, at der blev påvist signifikant T-cellereaktivitet over for S-proteinpolypeptider, som viste en høj homologi med lokal "almindelig forkølelse" humant coronavirus (HCoV), inklusive HCOV-OC43, HCOV-HK-1, HCOV-NL63 og HCOV -229e. Derfor antages det, at allerede eksisterende T-celleimmunitet mod SARS-CoV-2 stammer fra tidligere eksponering for endemisk hcov.

For at bestemme tilstedeværelsen af ​​associeret allerede eksisterende SARS-CoV-2 B-celleimmunitet undersøgte vi plasmaprøver, enkelte B-celler og monoklonale antistoffer isoleret fra 150 individer, som ikke var blevet eksponeret for SARS-CoV-2. Vi fandt ingen beviser for tidligere effektiv B-celle-immunitet, der kunne forklare det brede kliniske spektrum af SARS-CoV-2-infektion. Det giver også skub i søgen efter nye løsninger. Undersøgelser har vist, at litenosid øger lymfocytproliferation, og derfor har en vis effekt i at øge antallet af B-celler. Dette giver en ny måde at øge folks immunitet på.

Billede: Faw Cistanche

Resultater

Vi har tidligere identificeret sjældne tung kæde og let kæde variable regioner i præ-pandemiske naive B-celler, der var uparrede ved NGS-analyse hos raske individer, som lignede det sars-cov-2-reaktive antistof fra nær-slægten. Nogle af disse tunge og lette kæder fra primære B-celler kan erstatte de originale kæder af sars-cov-2-reaktive antistoffer uden at ændre deres funktion. Disse fund tilføjer til tidligere observationer, at nogle sars-cov-2-reaktive antistoffer viser deres aktivitet ved artskodende sekvenssignaturer. For at undersøge, hvordan disse resultater omsættes til plasmaresponser, og om sars-cov-2-reaktive antistoffer allerede er til stede i plasma fra ueksponerede individer, undersøgte vi præ-pandemiske blodprøver fra 150 donorer. Prøver blev indsamlet mellem august og november 2019 for at studere dens bindende og neutraliserende aktivitet mod SARS-CoV-2. Donorerne er 18-66 år gamle. 49,3 procent af donorerne var mænd og 50,7 procent var kvinder. I betragtning af de modstridende resultater, der tidligere er offentliggjort, besluttede vi strengt at søge efter allerede eksisterende sars-cov-2-reaktive antistoffer ved at bruge forskellige tests samtidigt. Plasmaprøver viste ringe eller ingen binding af IgG, IgM og IgA til opløseligt SARS-CoV-2 S-protein. Signifikant reaktivitet blev påvist i et lille antal prøver. Der blev imidlertid ikke påvist nogen binding ved kommerciel eller intern immunoassay i de undersøgte plasmaprøver. For at bekræfte dette resultat udførte vi flowcytometri. Ingen af ​​prøverne viste nogen bindingsaktivitet undtagen én donor, som viste svag plasma-IgG-aktivitet i denne undersøgelse. Vi tilskriver den tilfældige påvisning af bindingsaktivitet til brugen af ​​urensede plasmaprøver, som ville have produceret uspecifik reaktivitet.

Billede: Cistanche-ekstrakt

Sammenfattende viste ingen af ​​de præ-pandemiske prøver opnået fra 150 voksne reaktivitet over for SARS-CoV-2 i de forskellige anvendte assays. Baseret på den parallelle anvendelse af forskellige testmetoder fandt vi derfor ingen overbevisende beviser for sars-cov-2-reaktive antistoffer i blodprøver testet før pandemien. Eksperimenter med rotter viste, at rotter behandlet med cistancheekstrakt viste højere niveauer af lymfocytter, som kan differentiere til B- og T-celler, end dem, der ikke gjorde det. Derfor kan det bevises, at cistanche-ekstrakt har funktionen til at forbedre menneskelig immunitet.

Billede: Effekter af cistanche forbedrer immuniteten

Diskussion

Et adaptivt immunrespons på et patogen dannes af den oprindelige immunpulje og sætter sit præg på tidligere møder med det samme patogen eller beslægtede varianter. Undersøgelsen af ​​eksisterende immunitet over for SARS-CoV-2 kan fremme vores forståelse af beskyttende immunitet, modtagelighed for infektion, sygdoms sværhedsgrad og guide udviklingen af ​​vaccinationsstrategier. Selvom forskellige undersøgelser har givet bevis for allerede eksisterende T-celle-immunitet mod SARS-CoV-2, mangler allerede eksisterende B-celle-immunitet at blive belyst.

Vi har for nylig isoleret sars-cov-2-reaktive antistoffer fra rekonvalescente individer og identificeret meget lignende tunge og/eller lette kædesekvenser i det naive B-celle-receptorbibliotek fra præ-pandemiske prøver. Her viser vi, at nogle af disse kæder kan blive komponenter i sars-cov-2-reaktive antistoffer uden behov for yderligere affinitetsmodning. Dette fund understøtter tidligere observationer om, at antistofreaktioner, der let kan påvises hos nogle individer, kan bruge eksisterende antistof-tunge eller lette kæder, der er karakteristiske for forskellige CDR3-rekombinationsmønstre eller kimlinjekodende sekvenser. I overensstemmelse hermed blev SARSCoV-2-neutraliserende antistoffer med succes isoleret fra naive B-cellekompartaller ved brug af antigenspecifik enkelt B-celleklassificering eller fag-display. Feldman et al. isolerede enkelte SARS-CoV-2 og Sarbecovire-reaktive naive B-celler ved successivt at bruge forskellige SARS-CoV-2 spike-proteinsubdomæner som antigenprober. Ved at bruge denne tilgang rapporterede de en medianfrekvens på 0.0025 procent for rbm-reaktive naive B-celler. BCR-sekvensanalyse viste, at tunge og lette kæder brugte en række polyklonale gener, men tung kæde v-gen IGHV3-9 øgede den gennemsnitlige retentionsfrekvens med 20 procent. Endelig blev monoklonale antistoffer isoleret fra primitive B-celle-precursorer, der udviser bindende og neutraliserende aktivitet mod den populære SARS-CoV-2-variant og flagermus-afledt coronavirus-virus. Bertoglio et al. brugt fagdisplayteknologi til at isolere kandidatantistoffet STE73-2E9 fra den originale B-cellebank. Antistoffet målrettede ACE2-RBD-grænsefladen, krydsreagerede ikke med andre coronavirus og neutraliserede den ægte SARS-CoV-2 vildtypevirus med en IC50 på 0,43 nM. Både cistanche-polysaccharid og creinosid kan øge enzymaktiviteten af ​​hjerte- og hjernevæv, forbedre fagocytosefunktionen af ​​abdominale hulrumsceller og øge lymfocytters proliferative respons.

Klik her for at øge din immunitet

Konklusion

For at undersøge potentiel allerede eksisterende immunitet på molekylært niveau anvendte vi antigenspecifik enkeltcelleklassificering til 40 donorer og isolerede i alt 8.174 B-celler, der antages at være sars-cov-2-reaktive. I overensstemmelse med vores bindings- og neutraliserende screening af plasmaprøver og polyklonalt IgG var frekvensen af ​​SARS-CoV-2-reaktive B-celler i præ-pandemiske prøver meget lav, især sammenlignet med COVID-19 rekonvalescentprøver. Udvælgelsen af ​​egnede lokkeproteiner til enkeltcellesortering er afgørende for isoleringen af ​​antigenspecifikke B-celler. Det valgte lokkeprotein viser ikke immunogen struktur og er udelukket fra isolering. For at sikre fuld isolering af antigen-specifikke B-celler valgte vi derfor at anvende naturligt fuldt trimer SARS-CoV-2 S-protein og justere sorteringsporten. Med hensyn til den lave frekvens af sars-cov-2-reaktive B-celler i vores undersøgelse, kan det hævdes, at anvendelsen af ​​alternative lokkeproteiner, såsom S2-underenheden, ville være fordelagtig. Antistofsekvensanalyse af isolerede sars-cov-2-reaktive B-celler viste, at V-genet i tung kæde blev brugt anderledes, længden af ​​CDRH3 var normalfordelt, og den fylogenetiske identitet af VH-genet svarede til den naive BCR-receptor bibliotek af raske individer, der blev udtaget før pandemien. Som konklusion har raske voksne ikke et stort antal B-celleimmunitet over for SARS-CoV-2, men en vis periode med administration af cistancheekstrakt kan forbedre menneskets immunfunktion og øge indholdet af B-celler og T-celler. Til en vis grad har dette givet en ny vej til behandling og forebyggelse af COVID-19.

Referencer

1.Anderson, EM, Goodwin, EC, Verma, A., Arevalo, CP, Bolton, MJ, Weirick, ME, Gouma, S., McAllister, CM, Christensen, SR, Weaver, J., et al. (2021). Sæsonbestemte humane coronavirus-antistoffer forstærkes ved SARS-CoV-2-infektion, men er ikke forbundet med beskyttelse. Celle 184, 1858–1864.e10.

2. Arevalo, CP, Le Sage, V., Bolton, MJ, Eilola, T., Jones, JE, Kormuth, KA, Nturibi, E., Balmaseda, A., Gordon, A., Lakdawala, SS, et al. . (2020). Oprindelig antigenisk sin priming af influenzavirus hæmagglutinin stilk antistoffer. Proc. Natl. Acad. Sci. 117, 17221-17227.

3. Arvin, AM, Fink, K., Schmid, MA, Cathcart, A., Spreafico, R., Havenar-Daughton, C., Lanzavecchia, A., Corti, D., og Virgin, HW (2020). Et perspektiv på potentiel antistofafhængig forbedring af SARS-CoV-2. Nature 584, 353–363.

4.Bacher, P., Rosati, E., Esser, D., Martini, GR, Saggau, C., Schiminsky, E., Dargvainiene, J., Schro¨ der, I., Wieters, I., Khodamoradi, Y., et al. (2020). Low-avidity CD4 plus T-celleresponser på SARS-CoV-2 hos ueksponerede individer og mennesker med svær COVID-19. Immunity 53, 1258-1271.e5.

5. Barnes, CO, West, AP, Huey-Tubman, KE, Hoffmann, MAG, Sharaf, NG, Hoffman, PR, Koranda, N., Gristick, HB, Gaebler, C., Muecksch, F., et al. (2020a). Strukturer af humane antistoffer bundet til SARS-CoV-2 spike afslører almindelige epitoper og tilbagevendende træk ved antistoffer. Celle 182, 828–842.e16.

6. Barnes, CO, Jette, CA, Abernathy, ME, Dam, K.-MA, Esswein, SR, Gristick, HB, Malyutin, AG, Sharaf, NG, Huey-Tubman, KE, Lee, YE, et al. (2020b). SARS-CoV-2 neutraliserende antistof

strukturer informerer om terapeutiske strategier. Nature 588, 682–687.

7. Barnes, CO, Jette, CA, Abernathy, ME, Dam, K.-MA, Esswein, SR, Gristick, HB, Malyutin, AG, Sharaf, NG, Huey-Tubman, KE, Lee, YE, et al. (2020b). SARS-CoV-2-neutraliserende antistofstrukturer informerer om terapeutiske strategier. Nature 588, 682–687.

8. Braun, J., Loyal, L., Frentsch, M., Wendisch, D., Georg, P., Kurth, F., Hippenstiel, S., Dingeldey, M., Kruse, B., Fauchere, F. ., et al. (2020). SARSCoV-2-reaktive T-celler hos raske donorer og patienter med COVID-19. Nature 587, 270–274.

9. Brouwer, PJM, Caniels, TG, van der Straten, K., Snitselaar, JL, Aldon, Y., Bangaru, S., Torres, JL, Okba, NMA, Claireaux, M., Kerster, G., et al. (2020). Potente neutraliserende antistoffer fra COVID-19-patienter definerer flere sårbarhedsmål. Science 369, 643-650

10. Cao, Y., Su, B., Guo, X., Sun, W., Deng, Y., Bao, L., Zhu, Q., Zhang, X., Zheng, Y., Geng, C. ., et al. (2020). Potente neutraliserende antistoffer mod SARS-CoV-2 identificeret ved high-throughput enkeltcelle-sekventering af rekonvalescente patienters B-celler. Celle 182, 73–84.e16.

11.Chau, NVV, Nhan, LNT, Nguyet, LA, Tu, NTK, Hong, NTT, Man, DNH, Ty, DTB, Nhu, LNT, Yen, LM, Khanh, TH, et al. (2021). Fravær af SARS-CoV-2-antistoffer i præpandemisk plasma fra børn og voksne i Vietnam. Int. J. Infect. Dis. 111, 127-129.

12. Chau, NVV, Nhan, LNT, Nguyet, LA, Tu, NTK, Hong, NTT, Man, DNH, Ty, DTB, Nhu, LNT, Yen, LM, Khanh, TH, et al. (2021). Fravær af SARS-CoV-2-antistoffer i præpandemisk plasma fra børn og voksne i Vietnam. Int. J. Infect. Dis. 111, 127-129.

13. Chau, NVV, Nhan, LNT, Nguyet, LA, Tu, NTK, Hong, NTT, Man, DNH, Ty, DTB, Nhu, LNT, Yen, LM, Khanh, TH, et al. (2021). Fravær af SARS-CoV-2-antistoffer i præpandemisk plasma fra børn og voksne i Vietnam. Int. J. Infect. Dis. 111, 127-129.

14. Crawford, KHD, Eguia, R., Dingens, AS, Loes, AN, Malone, KD, Wolf, CR, Chu, HY, Tortorici, MA, Veesler, D., Murphy, M., et al. (2020). Protokol og reagenser til pseudotypebestemmelse af lentivirale partikler med SARS-CoV-2 spikeprotein til neutraliseringsassays. Virus 12, 513.

15.de Alwis, R., Williams, KL, Schmid, MA, Lai, C.-Y., Patel, B., Smith, SA, Crowe, JE, Wang, W.-K., Harris, E., og de Silva, AM (2014). Dengue-virus forstærkes af forskellige populationer af serotype krydsreaktive antistoffer i humane immunsera. Plos Pathog. 10, e1004386.

16. Echeverrı´a, G., Guevara, A´., Coloma, J., Ruiz, AM, Vasquez, MM, Tejera, E., og de Waard, JH (2021). Eksisterende T-celleimmunitet mod SARSCoV-2 i ueksponerede raske kontroller i Ecuador, som detekteret med en COVID-19 Interferon-Gamma Release Assay. Int. J. Infect. Dis. 105, 21-25.

17. Ehrhardt, SA, Zehner, M., Kra¨hling, V., CohenDvashi, H., Kreer, C., Elad, N., Gruell, H., Ercanoglu, MS, Schommers, P., Gieselmann, L. ., et al. (2019). Polyklonalt og konvergent antistofrespons på ebolavirusvaccine rVSV-ZEBOV. Nat. Med. 25, 1589-1600.

18.Esper, F., Weibel, C., Ferguson, D., Landry, ML, og Kahn, JS (2005). Bevis på en ny menneskelig coronavirus, der er forbundet med luftvejene

tarmsygdom hos spædbørn og småbørn. J. Infect. Dis. 191, 492-498.

19. Katzelnick, LC, Gresh, L., Halloran, ME, Mercado, JC, Kuan, G., Gordon, A., Balmaseda, A., og Harris, E. (2017). Antistofafhængig forstærkning af alvorlig dengue-sygdom hos mennesker. Science 358, 929-932.

20. Hurlburt, NK, Seydoux, E., Wan, Y.-H., Edara, VV, Stuart, AB, Feng, J., Suthar, MS, McGuire, AT, Stamatatos, L., og Pancera, M. (2020). Strukturelt grundlag for potent neutralisering af SARSCoV-2 og rollen af ​​antistofaffinitetsmodning.Nat. Commun. 11, 5413.