Автори: Julian Braun, Lucie Loyal, Marco Frentsch et al., CC-BY-NC-ND 4.0 International license

Превод и адаптация: Росица Ташкова, магистър по молекулярна биология и микробиология

Снимка на човешка Т-клетка под сканиращ електронен микроскоп. (NIAID/Flickr/CC BY 2.0)

Статията, в която се разглежда наличието на имунни клетки срещу новия коронавирус SARS-CoV-2 при пациенти и здрави хора, е публикувана в MedRxiv [ref. 1] на 22.04.2020 и е предпечатна (пре-принт), т.е. очаква рецензия и публикуваните данни подлежат на разглеждане от научната общност, преди да бъдат потвърдени.* 

Клиничното проявление на инфекцията, причинена от новия коронавирус и наречена COVID-19, варира значително - от безсимптомно протичане при значителна част от хората, до тежки усложнения и смърт при други. Все още науката не може да даде отговор на въпроса защо има толкова голяма разлика между начина, при който протича заболяването при различните хора.

Ролята на имунните отговори на гостоприемника за отстраняването на вируса от организма при COVID-19 остава неизяснена. За вируса SARS-CoV (причинил епидемията от SARS през 2002-3 г.) обаче се съобщава, че CD4+ Т-клетъчните отговори корелират с положителни резултати, докато Т-клетъчните имунни отговори към SARS-CoV-2 все още не са характеризирани. В настоящата публикация учените са описали анализ, който позволява директно откриване в периферна кръв и характеризиране на имунните CD4+ Т-клетки, които реагират срещу т.нар. спайк гликопротеин [ref. 2] (S) на SARS-CoV-2 или за краткост: S-реактивни CD4+ Т-клетки. Спайк гликопротеинът е тази част от вируса, чрез която той се свързва с нашите клетки и навлиза в тях, като ни заразява.

3D-принтиран спайк протеин на новия коронавирус SARS-CoV-2, NIH

Какво е установило проучването за наличието на S-реактивни CD4+ Т-клетки при изследваните пациенти и здрави донори

Демонстрирано е наличието на S-реактивни CD4+ Т-клетки при 83% от пациентите с COVID-19, както и при 34% от серонегативните за SARS-CoV-2 здрави донори, макар и с по-ниски честоти. Поразително е, че S-реактивните CD4+ Т-клетки при пациенти с COVID-19 са еднакво насочени към N-крайните и C-крайни епитопи на спайк гликопротеина (тук трябва да уточним, че двата края на всяка белтъчна молекула се обозначават съответно като N и C [ref. 3], а епитоп се нарича участъкът от молекулата, който предизвиква имунния отговор, т.е. участъкът, който се разпознава от имунните клетки и предизвика тяхната реакция), докато при здравите донори S-реактивните CD4+ Т-клетки реагират почти изключително на С-крайните епитопи, които са:

  • характеризирани с по-висока хомология (сходство) със спайк гликопротеина на човешки ендемични коронавируси (HCoV), които причинява около 20% от случаите на обикновена настинка;
  • съдържат S2 субединицата на спайк гликопротеина с цитоплазмения пептид (CP), сливащия пептид (FP) и трансмембранния домен (TM), но не и рецептор-свързващия домен (RBD).

За разлика от S-реактивните CD4+ Т-клетки на здравите донори, S-реактивните CD4+ Т-клетките на пациентите с COVID-19 ко-експресират CD38 и HLA61 DR, което е показателно за скорошното им активиране in vivo.

Това проучване е първото, което директно измерва SARS-CoV-2-реактивните Т-клетъчни отговори, предоставящи инструменти от голямо значение за широкомащабно тестване и характеризиране на потенциален кръстосано реактивен клетъчен имунитет към SARS-CoV-2.

3D-принтиран модел на новия коронавирус, SARS-CoV-2, NIH

Наличието на съществуващи SARS-CoV-2-реактивни Т-клетки в при здравите донори, които не са се срещали с вируса SARS-CoV-2, е от голям интерес, но са необходими по-мащабни кохортни проучвания, за да се прецени дали тяхното присъствие е корелация на защита или патология за COVID-19. Резултатите от подобни проучвания ще бъдат ключови за механистичното разбиране на пандемията от SARS-CoV-2, адаптирането на методите на ограничаване и подпомагането на разработването на ваксина.

Коронавируси са сред причинителите и на обикновената настинка

Инфекциите с HCoV [ref. 4], причиняващи обикновена настинка, са повсеместни, но те показват зимна сезонност в умерените райони. Въз основа на епидемиологични данни, показващи средно два епизода на "обикновена настинка" годишно при възрастното население, може да се екстраполира, че средно човек боледува от HCoV инфекция веднъж на всеки две до три години. Защитните антитела могат да отслабнат във времето, но клетъчният имунитет може да остане.

Въпреки че общата хомология (сходство) на аминокиселинната последователност на спайк гликопротеините (протеините са изградени от последователност от свързани помежду си аминокиселини) е сравнително ниска сред HCoV, има припокриване на MHC-II [ref. 5] епитопи, разположени особено в С-крайния домейн на използваните в изследването пептидни пулове. Това може да обясни преференциалната реактивност на CD4+ T-клетките към С-терминалния домейн в една трета от SARS-CoV-2 серонегативните здрави донори.

Потенциално значение на кръстосано реактивните CD4+ Т-клетки за по-лекото протичане на COVID-19 при младите хора и децата

Биологичната роля на съществуващите SARS-CoV-2 S-кръстосано реактивни CD4+ Т-клетки при 34% от здравите донори засега остава неясна. Въпреки това, тези клетки могат да представляват ключа за разбиране на силно различаващите се начини на протичане на болестта на SARS-CoV-2 и по-специално на предполагаемия висок процент на асимптоматични инфекции при деца и млади хора, при условие че тези S-кръстосано активни CD4+ Т-клетки имат защитна роля при инфекция с SARS-CoV-2. Тъй като децата и младите възрастни имат средно по-чести социални контакти от възрастните хора, при тях може да се очаква по-висок процент на предаване и разпространение на HCoV.

Photo by Kelly Sikkema on Unsplash

Това предположение би трябвало да бъде проучено в бъдещи задълбочени проучвания, оценяващи наличието на съществуващи SARS-CoV2-кръстосано реактивни CD4+ Т-клетки и тяхното влияние върху чувствителността към инфекция със SARS-CoV-2 и върху клиничните резултати от COVID-19.

Антителата, неутрализиращи SARS-CoV, са свързани с пълно оздравяване и се откриват 12 месеца след заболяването [ref. 6]. Въпреки това, трайността на реакцията на неутрализиращите антитела срещу SARS-CoV-2 понастоящем остава неизвестна.

Антителата срещу HCoV може да изчезнат в рамките на месеци след заразяването, въпреки че повторната инфекция с HCoV се характеризира с по-краткотрайно и слабо отделяне на вируса и леки краткотрайни симптоми, което показва, че има остатъчен имунитет.

Клетъчният имунитет все още не е проучен в този контекст. До каква степен и как специфичният за SARS-CoV-2 хуморален (осигурен от антителата) или клетъчен имунитет осигурява трайна защита срещу реинфекция, не е известно, но ще бъде една от критично важните области на изследване през следващите месеци. В миши модели е доказано, че CD4+, както и CD8+ Т-клетъчните отговори, насочени срещу структурни протеини като спайк протеина или нуклеокапсидния протеин от обвивката на SARS-CoV, допринасят критично за изчистването на вируса.

Какво е значението на това проучване

Доколкото ни е известно, това проучване представлява първия доклад за клетъчната SARS-CoV-2-кръстосана реактивност при човешките Т-клетки. Резултатите дават решаваща обосновка за започване на проспективни изследвания в световен мащаб, за да се оцени приносът на вече съществуващ SARS-CoV-2-кръстосано реактивен имунитет към клиничните резултати от инфекциите, причинени от новия коронавирус SARS-CoV-2.

Заедно с въведените понастоящем нови тестове за серология, данните, генерирани от такива проучвания, могат значително да подпомогнат оценката на риска, базирана на доказателства, мониторинг на пациента, адаптиране на методите за ограничаване на заразата и не на последно място, разработване на ваксина.

 

*Как да разберете дали статията вече е рецензирана и публикувана: когато това стане, тя ще се появи в нашата търсачка за научни статии от областта на медицината и биологията https://bioseek.eu (Sanatio е проект на BioSeek) - може да проверявате периодично като търсите статията по заглавието (понякога то може да бъде променено впоследствие при публикуването в научното списание), ето така: линк. С регистрацията си в Sanatio, имате регистрация и в BioSeek и не е нужна нова.

 

Източници:

  1. Presence of SARS-CoV-2 reactive T cells in COVID-19 patients and healthy donors. Preprint. MedRxiv. 2020

  2. Structure, Function, and Evolution of Coronavirus Spike Proteins. Annual review of virology. 2017

  3. N-terminus (N- и C-край на белтъчната молекула), Wikipedia

  4. Научни статии за HCoV

  5. MHC class II, Wikipedia

  6. T-клетъчни отговори към цял SARS коронавирус при човека

 

За автора:

👩‍🔬 Росица Ташкова-Качарова е бакалавър по молекулярна биология и магистър по микробиология и микробиологичен контрол. Дипломната си работа за магистърската степен прави в Университет на Нант, Франция. По това време рисува елхичка от бактерии и вдъхновява обявяването на първия конкурс за рисунка с микроорганизми Агар Арт. В продължение на 3 години е редактор на сп. Българска наука и продължава да пише за наука на достъпен език.