Особенности гуморального и клеточного иммунного ответа на S- и N-белки вируса SARS-CoV-2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Пандемия новой коронавирусной инфекции, продолжавшаяся более 3 лет, до сих пор сопровождается частыми мутациями в S-белке вируса SARS-CoV-2 и появлением всё новых вариантов вируса, вызывающих очередные вспышки заболеваемости. Из всех белков коронавирусов наиболее иммуногенными являются S- и N-белки. Целью настоящего исследования было сопоставление особенностей гуморальных и Т-клеточных иммунных ответов на S- и N-белок вируса SARS-CoV-2 у людей с разной историей взаимодействия с этим вирусом. Были обследованы: 27 человек, перенёсших COVID-19; 23 дважды привитых вакциной «Спутник V» и не болевших COVID-19; 22 человека, перенёсших COVID-19 и через 6–12 мес. дважды привитых вакциной «Спутник V», и 25 человек, дважды переболевших COVID-19. Уровень антител определяли иммуноферментным методом, клеточный иммунитет определяли по экспрессии CD107a на CD8high лимфоцитах после распознавания ими антигенов вируса SARS-CoV-2. Показано, что гуморальный иммунный ответ на N-белок формируют преимущественно короткоживущие плазмоциты, синтезирующие IgG-антитела всех четырёх субклассов с постепенным переключением с IgG3 на IgG1. Ответ на S-белок представлен как короткоживущими плазмоцитами, формирующимися в начале ответа (IgG1- и IgG3-субклассы), так и долгоживущими (IgG1-субкласс). Динамика уровня антител, синтезируемых короткоживущими плазмоцитами, описывается распределением Фишера, а для описания уровня антител, синтезируемых долгоживущими плазмоцитами, более подходит распределение Эрланга. Уровень антител в группах с гибридным иммунитетом превышает таковой в группе с поствакцинальным иммунитетом, а в группе с прорывным иммунитетом – превышает уровень как для постинфекционного, так и поствакцинального иммунитета. Клеточный иммунитет на S- и N-белки вируса SARS-CoV-2 несколько различается в зависимости от способов его индукции (прививка или заболевание). Важно, что гетерологичные иммунные ответы CD8+ Т-клеток, сформированные на N-белок других коронавирусов, могут участвовать в иммунной защите от SARS-CoV-2.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

З. Э. Афридонова

ФБУН «Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского» Роспотребнадзора

Автор, ответственный за переписку.
Email: toptyginaanna@rambler.ru
Россия, 125212, Москва

А. П. Топтыгина

ФБУН «Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского» Роспотребнадзора; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: toptyginaanna@rambler.ru
Россия, 125212, Москва; 119991, Москва

И. С. Михайлов

ФГБОУ ВО Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Email: toptyginaanna@rambler.ru
Россия, 111250, Москва

Список литературы

  1. Markov, P. V., Ghafari, M., Beer, M., Lythgoe, K., Simmonds, P., Stilianakis, N. I., and Katzourakis, A. (2023) The evolution of SARS-CoV-2, Nat. Rev. Microbiol., 21, 361-379, https://doi.org/10.1038/s41579-023-00878-2.
  2. Meyer, B., Drosten, C., and Müller, M. A. (2014) Serological assays for emerging coronaviruses: challenges and pitfalls, Virus Res., 194, 175-183, https://doi.org/10.1016/j.virusres.2014.03.018.
  3. Sun, B., Feng, Y., Mo, X., Zheng, P., Wang, Q., Li, P., Peng, P., Liu, X., Chen, Z., Huang, H., Zhang, F., Luo, W., Niu, X., Hu, P., Wang, L., Peng, H., Huang, Z., Feng, L., Li, F., Zhang, F., Li, F., Zhong, N., and Chen, L. (2020) Kinetics of SARS-CoV-2 specific IgM and IgG responses in COVID-19 patients, Emerg. Microbes Infect., 9, 940-948, https://doi.org/10.1080/22221751.2020.1762515.
  4. Qu, J., Wu, C., Li, X., Zhang, G., Jiang, Z., Li, X., Zhu, Q., and Liu, L. (2020) Profile of immunoglobulin G and IgM antibodies against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), Clin. Infect. Dis., 71, 2255-2258, https://doi.org/10.1093/cid/ciaa489.
  5. Rayati Damavandi, A., Dowran, R., Al Sharif, S., Kashanchi, F., and Jafari, R. (2022) Molecular variants of SARS-CoV-2: antigenic properties and current vaccine efficacy, Med. Microbiol. Immunol., 211, 79-103, https://doi.org/10.1007/s00430-022-00729-6.
  6. Wang, Q., Ye, S. B., Zhou, Z. J., Song, A. L., Zhu, X., Peng, J. M., Liang, R. M., Yang, C. H., Yu, X. W., Huang, X., Yu, J., Qiu, Y., and Ge, X. Y. (2023) Key mutations in the spike protein of SARS-CoV-2 affecting neutralization resistance and viral internalization, J. Med. Virol., 1, e28407, https://doi.org/10.1002/jmv.28407.
  7. He, Y., Zhou, Y., Wu, H., Kou, Z., Liu, S., and Jiang, S. (2004) Mapping of antigenic sites on the nucleocapsid protein of the severe acute respiratory syndrome coronavirus, J. Clin. Microbiol., 42, 5309-5314, https://doi.org/10.1128/JCM.42.11.5309-5314.2004.
  8. Masters, P. S., and Sturman, L. S. (1990) Background Paper Functions of the Coronavirus Nucleocapsid Protein, in Coronaviruses and Their Diseases, Springer, Berlin/Heidelberg, Germany, pp. 235-238.
  9. Batra, M., Tian, R., Zhang, C., Clarence, E., Sacher, C. S., Miranda, J. N., De La Fuente, J. R. O., Mathew, M., Green, D., Patel, S., Bastidas, M. V. P., Haddadi, S., Murthi, M., Gonzalez, M. S., Kambali, S., Santos, K. H. M., Asif, H., Modarresi, F., Faghihi, M., and Mirsaeidi, M. (2021) Role of IgG against N-protein of SARS-CoV2 in COVID19 clinical outcomes, Sci. Rep., 11, 3455, https://doi.org/10.1038/s41598-021-83108-0.
  10. Zhou, R., To, K. K., Wong, Y. C., Liu, L., Zhou, B., Li, X., Huang, H., Mo, Y., Luk, T. Y., Lau, T. T., Yeung, P., Chan, W. M., Wu, A. K., Lung, K. C., Tsang, O. T., Leung, W. S., Hung, I. F., Yuen, K. Y., and Chen, Z. (2020) Acute SARS-CoV-2 infection impairs dendritic cell and T cell responses, Immunity, 53, 864-877.e865, https://doi.org/10.1016/j.immuni. 2020.07.026.
  11. Ng, O. W., Chia, A., Tan, A. T., Jadi, R. S., Leong, H. N., Bertoletti, A., and Tan, Y. J. (2016) Memory T cell responses targeting the SARS coronavirus persist up to 11 years post-infection, Vaccine, 34, 2008-2014, https://doi.org/10.1016/ j.vaccine.2016.02.063.
  12. Le Bert, N., Tan, A. T., Kunasegaran, K., Tham, C. Y. L., Hafezi, M., Chia, A., Chng, M. H. Y., Lin, M., Tan, N., Linster, M., Chia, W. N., Chen, M. C., Wang, L.-F., Ooi, E. E., Kalimuddin, S., Tambyah, P. A., Low, J. G.-H., Tan, Y.-J., and Bertoletti, A. (2020) SARS-CoV-2-specific T cell immunity in cases of COVID-19 and SARS, and uninfected controls, Nature, 584, 457-462, https://doi.org/10.1038/s41586-020-2550-z.
  13. Oliveira, S. C., de Magalhães, M. T. Q., and Homan, E. J. (2020) Immunoinformatic analysis of SARS-CoV-2 nucleocapsid protein and identification of COVID-19 vaccine targets, Front. Immunol., 11, 587615, https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.587615.
  14. Топтыгина А. П., Пухальский А. Л., Мамаева Т. А., Алешкин В. А. (2004) Спектр субклассов противокоревых иммуноглобулинов G у лиц, перенесших корь, Бюлл. Эксп. Биол., 137, 293-295, https://doi.org/10.1023/B:BEBM.0000031564.27747.b4.
  15. Топтыгина А. П., Семикина Е. Л., Закиров Р. Ш., Афридонова З. Э. (2022) Сопоставление гуморального и клеточного иммунитета у переболевших COVID-19, Инфекц. Иммун., 12, 495-504, https://doi.org/10.15789/2220-7619-COT-1809.
  16. Ren, L., Zhang, L., Chang, D., Wang, J., Hu, Y., Chen, H., Guo, L., Wu, C., Wang, C., Wang, Y., Wang, Y., Wang, G., Yang, S., de la Cruz, C. S., Sharma, L., Wang, L., Zhang, D., and Wang, J. (2020) The kinetics of humoral response and its relationship with the disease severity in COVID-19, Commun. Biol., 3, 780, https://doi.org/10.1038/s42003-020-01526-8.
  17. Топтыгина А. П., Алешкин В. А. (2013) Сопоставление первичного и вторичного гуморального иммунного ответа на вакцинацию «Приорикс», Инфекц. Иммун., 3, 359-364.
  18. Korobova, Z. R., Zueva, E. V., Arsentieva, N. A., Batsunov, O. K., Liubimova, N. E., Khamitova, I. V., Kuznetsova, R. N., Savin, T. V., Totolian, A. A., Rubinstein, A. A., Stanevich, O. V., Kulikov, A. N., and Pevtsov, D. E. (2022) Changes in anti-SARS-CoV-2 IgG subclasses over time and in association with diseases severity, Viruses, 14, 941, https://doi.org/10.3390/v14050941.
  19. Wang, X., Guo, X., Xin, Q., Pan, Y., Hu, Y., Li, J., Chu, Y., Feng, Y., and Wang, Q. (2020) Neutralizing antibody responses to severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 in coronavirus disease 2019 in patients and convalescent patients, Clin. Infect. Dis., 71, 2688-2694, https://doi.org/10.1093/cid/ciaa721.
  20. Sariol, A., and Perlman, S. (2020) Lessons for COVID-19 immunity from other coronavirus infections, Immunity, 53, 248-263, https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.07.005.
  21. Shrock, E., Fujimura, E., Kula, T., Timms, R. T., Lee, I. H., Leng, Y., Robinson, M. L., Sie, B. M., Li, M. Z., Chen, Y., Logue, J., Zuiani, A., McCulloch, D., Lelis, F. J. N., Clarke, W. A., Caturegli, P., Laeyendecker, O., Piechocka-Trocha, A., Li, J. Z., Khatri, A., Chu, H. Y., Villani, A.-C., Kays, K., Goldberg, M. B., Hacochen, N., Filbin, M. R., Yu, X. G., Walker, B. D., Wesemann, D. R., Larman, H. B., Lederer, J. A., and Elledge, S. J. (2020) Viral epitope profiling of COVID-19 patients reveals cross-reactivity and correlates of severity, Science, 370, eabd4250, https://doi.org/10.1126/science.abd4250.
  22. Peng, Y., Mentzer, A. J., Liu, G., Yao, X., Yin, Z., Dong, D., Dejnirattisai, W., Rostron, T., Supasa, P., Liu, C., López-Camacho, C., Slon-Campos, J., Zhao, Y., Stuart, D. I., Paesen, G. C., Grimes, J. M., Antson, A. A., Bayfield, O. W., Hawkins, D. E., Ker, D. S., Turtle, L., Subramaniam, K., Thomson, P., Zhang, P., Dold, C., Ratcliff, J., Simmonds, P., de Silva, T., Sopp, P., Wellington, D., Rajapaksa, U., Chen, Y. L., Salio, M., Napolitani, G., Paes, W., Borrow, P., Kessler, B., Fry, J. W., Schwabe, N. F., Semple, M. G., Baillie, K. J., Moore, S., Openshaw, P. J., Ansari, A., Dunachie, S., Barnes, E., Frater, J., Kerr, G., Goulder, P., Lockett, T., Levin, R., Cornall, R. J., Conlon, C., Klenerman, P., McMichael, A., Screaton, G., Mongkolsapaya, J., Knight, J. C., Ogg, G., and Dong, T. (2020) Broad and strong memory CD4+ and CD8+ T cells induced by SARS-CoV-2 in UK convalescent individuals following COVID-19, Nat. Immunol., 21, 1336-1345, https:// doi.org/10.1038/s41590-020-0782-6.
  23. Swadling, L., Diniz, M. O., Schmidt, N. M., Amin, O. E., Chandran, A., Shaw, E., Pade, C., Gibbons, J. M., le Bert, N., Tan, A. T., Jeffery-Smith, A., Tan, C. C. S., Tham, C. Y. L., Kucykowicz, S., Aidoo-Micah, G., Rosenheim, J., Davies, J., Johnson, M., Jensen, M. P., Joy, G., McCoy, L. E., Valdes, A. M., Chain, B. M., Goldblatt, D., Altman, D. M., Boyton, R. J., Manisty, C., Treibel, T. A., Moon, J. C., van Dorp, L., Balloux, F., McKnight, A., Noursadeghi, M., Bertoletti, A., and Maini, M. K. (2022) Pre-existing polymerase-specific T cells expand in abortive seronegative SARS-CoV-2, Nature, 601, 110-117, https://doi.org/10.1038/s41586-021-04186-8.
  24. Schwarzkopf, S., Krawczyk, A., Knop, D., Klump, H., Heinold, A., Heinemann, F. M., Thümmler, L., Temme, C., Breyer, M., Witzke, O., Dittmer, U., Lenz, V., Horn, P. A., and Lindemann, M. (2021) Cellular immunity in COVID-19 convalescents with PCR-confirmed infection but with undetectable SARS-CoV-2-specific IgG, Emerg. Infect. Dis., 27, 122-129, https://doi.org/10.3201/2701.203772.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Уровень IgG-антител к антигенам вируса SARS-CoV-2. Кривые: 1 – IgG-антитела к N-белку вируса SARS-CoV-2 (экспериментальные данные); 2 – IgG-антитела к S-белку вируса SARS-CoV-2 (экспериментальные данные); 3 – аппроксимация Фишера уровня IgG-антител к N-белку вируса SARS-CoV-2 (короткоживущие плазмоциты); 4 – аппроксимация Фишера уровня IgG-антител к S-белку вируса SARS-CoV-2 (короткоживущие плазмоциты); 5 – аппроксимация Эрланга уровня IgG-антител к S-белку вируса SARS-CoV-2 (долгоживущие плазмоциты)

Скачать (108KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Динамика спектра субклассов IgG-антител к антигенам вируса SARS-CoV-2. а – N-белок вируса SARS-CoV-2; б – S-белок вируса SARS-CoV-2

Скачать (139KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сопоставление уровней IgG-антител к N- и S-белку у переболевших COVID-19 (группа 1), дважды привитых «Спутник V» (группа 2), переболевших, а после привитых «Спутник V» (группа 3) и дважды переболевших COVID-19 (группа 4)

Скачать (122KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Вклад субкласса антител IgG1 в общий IgG-ответ на N- и S-белок вируса SARS-CoV-2

Скачать (67KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Клеточный иммунный ответ на N- и S-белок вируса SARS-CoV-2

Скачать (75KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».