Friske voksne har ikke mye B-celleimmunitet mot SARS-CoV-2 og løsningen

Oppsummer

Tidligere immunitet mot SARS-CoV-2 kan ha viktige implikasjoner for vår forståelse av mottakelighet og alvorlighetsgrad av COVID-19. Tilstedeværelsen og den kliniske relevansen av allerede eksisterende B-celleimmunitet gjenstår å bli fullstendig belyst. Her gir vi en detaljert analyse av B-celleimmunitet hos individer som ikke er eksponert for SARS-CoV-2. For dette formål undersøkte vi omfattende SARS-CoV-2 humoral immunitet hos 150 voksne som ble tatt prøver før pandemien. Omfattende screening av donorplasma og rensede IgG-prøver, kombinert og nøytralisert i ulike funksjonelle analyser, viste ingen vesentlig aktivitet mot SARS-CoV-2, men utbredt reaktivitet mot endemisk koronavirus. I tillegg ble antistoffsekvenser fra 8174 sars-cov-2 reaktive B-celler analysert ved enkeltcellen

nivå, og 158 monoklonale antistoffer ble generert og testet. Ingen av disse antistoffene viste bindende eller nøytraliserende aktivitet assosiert med SARS-CoV-2. Samlet viser resultatene våre ingen bevis på tidligere effektiv antistoff- og B-celle-immunitet hos voksne som ikke er eksponert for SARS-CoV-2.

Nøkkelord

T-celle; B-celle; Cistanche; Verbascoside; Jegfellesskap

Introduksjon

Den nåværende SARS Coronavirus 2-pandemien er en global helsekrise som utfordrer helsevesenet over hele verden. SARS-CoV-2-infeksjon har et bredt spekter av kliniske manifestasjoner, fra asymptomatisk infeksjon til livstruende akutt respiratorisk distress-syndrom, multippel organsvikt, septisk sjokk og død. Selv om det påvirkes av en rekke faktorer, er alvorlighetsgraden av sykdommen i stor grad bestemt av medfødte og adaptive immunresponser. Tidligere immunitet mot SARS-CoV-2 kan være en nøkkeldeterminant for sykdommens alvorlighetsgrad og klinisk utfall. Imidlertid kan allerede eksisterende immunitet også påvirke det kliniske forløpet negativt gjennom antibo-avhengig forsterkning (ADE) eller OAS-mekanismer som tidligere er beskrevet for andre virale patogener.

En allerede eksisterende T-celle-immunrespons mot SARS-CoV-2 ble observert hos individer som ikke ble eksponert for SARS-CoV-2. I disse studiene ble T-cellers reaktivitet mot spike (S) og nukleokapsid (N) proteiner og ikke-strukturelle proteiner NSP7 og NSP13 målt ved bruk av antigene peptidpooler. Det er viktig at det ble oppdaget betydelig T-cellereaktivitet til S-proteinpolypeptider, som viste en høy homologi med lokalt "vanlig forkjølelse" humant koronavirus (HCoV), inkludert HCOV-OC43, HCOV-HK-1, HCOV-NL63 og HCOV -229e. Derfor antas det at allerede eksisterende T-celleimmunitet mot SARS-CoV-2 stammer fra tidligere eksponering for endemisk hcov.

For å bestemme tilstedeværelsen av assosiert allerede eksisterende SARS-CoV-2 B-celleimmunitet, studerte vi plasmaprøver, enkeltstående B-celler og monoklonale antistoffer isolert fra 150 individer som ikke hadde blitt eksponert for SARS-CoV-2. Vi fant ingen bevis på tidligere effektiv B-celle-immunitet som kunne forklare det brede kliniske spekteret av SARS-CoV-2-infeksjon. Det gir også drivkraft for søket etter nye løsninger. Studier har vist at litenosid øker lymfocyttproliferasjonen, og har derfor en viss effekt for å øke antall B-celler. Dette gir en ny måte å øke folks immunitet.

Bilde: Faw Cistanche

Resultater

Vi har tidligere identifisert sjeldne tungkjede- og lettkjedevariable regioner i pre-pandemiske naive B-celler som ikke ble paret ved NGS-analyse hos friske individer, som lignet nært det sars-cov-2-reaktive antistoffet i nær-avstamningen. Noen av disse tunge og lette kjedene fra primære B-celler kan erstatte de originale kjedene av sars-cov-2-reaktive antistoffer uten å endre funksjonen deres. Disse funnene legger til tidligere observasjoner at noen sars-cov-2 reaktive antistoffer viser sin aktivitet ved artskodende sekvenssignaturer. For å undersøke hvordan disse funnene oversettes til plasmaresponser og om sars-cov-2-reaktive antistoffer allerede er tilstede i plasmaet til ueksponerte individer, undersøkte vi pre-pandemiske blodprøver fra 150 givere. Prøver ble samlet inn mellom august og november 2019 for å studere dens bindende og nøytraliserende aktivitet mot SARS-CoV-2. Giverne er 18-66 år gamle. 49,3 prosent av giverne var menn og 50,7 prosent var kvinner. Gitt de motstridende resultatene som tidligere er publisert, bestemte vi oss for å søke grundig etter eksisterende sars-cov-2-reaktive antistoffer ved å bruke forskjellige tester samtidig. Plasmaprøver viste liten eller ingen binding av IgG, IgM og IgA til løselig SARS-CoV-2 S-protein. Signifikant reaktivitet ble påvist i et lite antall prøver. Imidlertid ble ingen binding påvist ved kommersiell eller intern immunanalyse i de undersøkte plasmaprøvene. For å bekrefte dette resultatet utførte vi flowcytometri. Ingen av prøvene viste noen bindingsaktivitet bortsett fra én giver som viste svak plasma-IgG-aktivitet i denne studien. Vi tilskriver tilfeldig påvisning av bindingsaktivitet til bruken av urensede plasmaprøver, som ville ha gitt uspesifikk reaktivitet.

Bilde: Cistanche-ekstrakt

Oppsummert viste ingen av de pre-pandemiske prøvene fra 150 voksne reaktivitet overfor SARS-CoV-2 i de forskjellige assayene som ble brukt. Derfor, basert på parallell anvendelse av ulike testmetoder, fant vi ingen overbevisende bevis for sars-cov-2-reaktive antistoffer i blodprøver testet før pandemien. Eksperimenter med rotter viste at rotter behandlet med cistancheekstrakt viste høyere nivåer av lymfocytter, som kan differensiere til B- og T-celler, enn de som ikke gjorde det. Derfor kan det bevises at cistanche-ekstrakt har funksjonen til å styrke menneskelig immunitet.

Bilde: Effekter av cistanche forbedrer immuniteten

Diskusjon

En adaptiv immunrespons på et patogen dannes av den opprinnelige immunpoolen og setter sitt preg på tidligere møter med samme patogen eller relaterte varianter. Undersøkelsen av eksisterende immunitet mot SARS-CoV-2 kan fremme vår forståelse av beskyttende immunitet, mottakelighet for infeksjoner, sykdommens alvorlighetsgrad og veilede utviklingen av vaksinasjonsstrategier. Selv om forskjellige studier har gitt bevis på eksisterende T-celleimmunitet mot SARS-CoV-2, gjenstår det å belyse eksisterende B-celleimmunitet.

Vi har nylig isolert sars-cov-2-reaktive antistoffer fra rekonvaleserende individer og identifisert svært like tunge og/eller lette kjedesekvenser i det naive B-cellereseptorbiblioteket fra pre-pandemiske prøver. Her viser vi at noen av disse kjedene kan bli komponenter av sars-cov-2-reaktive antistoffer uten behov for ytterligere affinitetsmodning. Dette funnet støtter tidligere observasjoner om at antistoffresponser som lett oppdages hos enkelte individer kan bruke eksisterende antistoff-tunge eller lette kjeder som er karakteristiske for forskjellige CDR3-rekombinasjonsmønstre eller kimlinjekodende sekvenser. I tråd med dette ble SARSCoV-2-nøytraliserende antistoffer vellykket isolert fra naive B-cellekompartaller ved bruk av antigenspesifikk enkelt B-celleklassifisering eller fagvisning. Feldman et al. isolerte enkelt SARS-CoV-2 og Sarbecovire-reaktive naive B-celler ved suksessivt å bruke forskjellige SARS-CoV-2 piggproteinunderdomener som antigenprober. Ved å bruke denne tilnærmingen rapporterte de en medianfrekvens på 0.0025 prosent for rbm-reaktive naive B-celler. BCR-sekvensanalyse viste at tunge og lette kjeder brukte en rekke polyklonale gener, men tungkjede v-gen IGHV3-9 økte den gjennomsnittlige retensjonsfrekvensen med 20 prosent. Til slutt ble monoklonale antistoffer isolert fra primitive B-celleforløpere som viser bindende og nøytraliserende aktivitet mot den populære SARS-CoV-2-varianten og flaggermus-avledet coronavirus-virus. Bertoglio et al. brukte fagdisplayteknologi for å isolere kandidatantistoffet STE73-2E9 fra den opprinnelige B-cellebanken. Antistoffet målrettet mot ACE2-RBD-grensesnittet, kryssreagerte ikke med andre koronavirus, og nøytraliserte det ekte SARS-CoV-2 villtypeviruset, med en IC50 på 0,43 nM. Både cistanche-polysakkarid og kreinosid kan øke enzymaktiviteten til hjerte- og hjernevev, forbedre fagocytosefunksjonen til bukhuleceller og øke den proliferative responsen til lymfocytter.

Klikk her for å øke immuniteten din

Konklusjon

For å undersøke potensiell eksisterende immunitet på molekylært nivå, brukte vi antigenspesifikk enkeltcelleklassifisering til 40 donorer og isolerte totalt 8174 B-celler som ble antatt å være sars-cov-2-reaktive. I samsvar med vår bindings- og nøytraliserende screening av plasmaprøver og polyklonalt IgG, var frekvensen av SARS-CoV-2-reaktive B-celler i pre-pandemiske prøver svært lav, spesielt sammenlignet med COVID-19 rekonvalesentprøver. Valget av passende lokkeproteiner for enkeltcellesortering er avgjørende for isolering av antigenspesifikke B-celler. Det valgte lokkeproteinet viser ikke immunogen struktur og er ekskludert fra isolasjon. Derfor, for å sikre full isolasjon av antigenspesifikke B-celler, valgte vi å bruke naturlig fulltrimer SARS-CoV-2 S-protein og justere sorteringsporten. Med hensyn til den lave frekvensen av sars-cov-2-reaktive B-celler i vår studie, kan det hevdes at bruken av alternative lokkeproteiner, slik som S2-underenheten, vil være fordelaktig. Antistoffsekvensanalyse av isolerte sars-cov-2-reaktive B-celler viste at V-genet for tung kjede ble brukt annerledes, lengden av CDRH3 var normalfordelt, og den fylogenetiske identiteten til VH-genet var lik den naive BCR-reseptoren bibliotek med friske individer tatt prøver før pandemien. Konklusjonen er at friske voksne ikke har et stort antall B-celleimmunitet mot SARS-CoV-2, men en viss periode med administrering av cistancheekstrakt kan forbedre menneskelig immunfunksjon og øke innholdet av B-celler og T-celler. Til en viss grad har dette gitt en ny vei for behandling og forebygging av covid-19.

Referanser

1.Anderson, EM, Goodwin, EC, Verma, A., Arevalo, CP, Bolton, MJ, Weirick, ME, Gouma, S., McAllister, CM, Christensen, SR, Weaver, J., et al. (2021). Sesongbaserte humane koronavirusantistoffer forsterkes ved SARS-CoV-2-infeksjon, men ikke assosiert 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). Opprinnelig antigenisk sin priming av influensavirus hemagglutinin 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 potensiell antistoffavhengig forbedring av 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 pluss T-celleresponser på SARS-CoV-2 hos ueksponerte individer og mennesker med alvorlig 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 av humane antistoffer bundet til SARS-CoV-2 spike avslører vanlige epitoper og tilbakevendende trekk 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 nøytraliserende antistoff

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 nøytraliserende antistoffstrukturer 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 friske givere og pasienter 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 nøytraliserende antistoffer fra COVID-19-pasienter definerer flere sårbarhetsmål. 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 nøytraliserende antistoffer mot SARS-CoV-2 identifisert ved høykapasitets enkeltcellesekvensering av rekonvalescente pasienters 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 av SARS-CoV-2-antistoffer i prepandemisk plasma fra barn 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 av SARS-CoV-2-antistoffer i prepandemisk plasma fra barn 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 av SARS-CoV-2-antistoffer i prepandemisk plasma fra barn 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). Protokoll og reagenser for pseudotyping av lentivirale partikler med SARS-CoV-2 spikeprotein for nøytraliseringsanalyser. 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 forsterkes av distinkte populasjoner av serotype kryssreaktive antistoffer i humant 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 mot SARSCoV-2 i ueksponerte friske kontroller i Ecuador, som oppdaget med en COVID-19 interferon-gamma-frigjøringsanalyse. 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). Polyklonal og konvergent antistoffrespons mot ebolavirusvaksine rVSV-ZEBOV. Nat. Med. 25, 1589–1600.

18.Esper, F., Weibel, C., Ferguson, D., Landry, ML og Kahn, JS (2005). Bevis på et nytt menneskelig koronavirus som er assosiert med luftveier

tarmsykdom hos spedbarn og små barn. 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). Antistoffavhengig forbedring av alvorlig dengue-sykdom 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 grunnlag for potent nøytralisering av SARSCoV-2 og rollen til antistoffaffinitetsmodning.Nat. Commun. 11, 5413.