Studie zeigt Immunantworten auf SARS-CoV-2-Peptide bei rekonvaleszenten COVID-19-Patienten

Das schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus-2 (SARS-CoV-2) trat 2019 in Wuhan, China, als „Pneumonie unbekannter Ätiologie“ auf. Die durch SARS-CoV-2 verursachte Krankheit wurde als Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) und bezeichnet wurde von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zur Pandemie erklärt. COVID-19-Infektionen können von asymptomatisch bis schwer reichen, was letztendlich zum Tod älterer Menschen und von Menschen mit Komorbiditäten führen kann.

Studien: Antikörper- und T-Zell-Immunantworten auf SARS-CoV-2-Peptide bei rekonvaleszenten COVID-19-Patienten. Bildnachweis: Corona Borealis Studio / Shutterstock

Hintergrund

Frühere Studien zu leichten und schweren SARS-CoV-2-Infektionen haben gezeigt, dass die Aktivierung von Antikörperantworten erforderlich ist, um sich von COVID-19 zu erholen. Bei Patienten mit schweren Infektionen wurden höhere IgG-Antikörper identifiziert als bei Patienten mit leichten Infektionen. Das Spike (S)-Glycoprotein und die Nucleocapsid (N)-Proteine ​​wurden als Hauptimmunogene identifiziert. Eine Studie zeigte auch, dass die Spiegel von S-spezifischen oder rezeptorbindenden Domänen (RBD) -spezifischen IgG-Antikörpern bei Patienten höher waren, die nicht auf die Intensivstation (ICU) eingeliefert wurden, während die Spiegel von N-spezifischen IgG höher waren Patienten, die auf der Intensivstation aufgenommen wurden.

Mehrere Studien haben auch berichtet, dass die IgG- und IgM-Antikörpertiter am 18. Tag der SARS-CoV-2-Infektion ihren Höhepunkt erreichten, gefolgt von einem allmählichen Rückgang. Der IgM-Abfall trat innerhalb des ersten Monats auf, während die IgG-Spiegel mehrere Monate lang erhöht blieben und etwa 7 Monate nach der SARS-CoV-2-Infektion abnahmen. Die Ursache für den Rückgang der Antikörpertiter bleibt jedoch unklar und bedarf weiterer Forschung.

Darüber hinaus wurden mehrere konservierte Epitope auf S- und N-Proteinen identifiziert, die eine schützende Rolle gegen eine SARS-CoV-2-Infektion spielen könnten. Daher können diese Epitope als Ziel für die Entwicklung von Impfstoffen verwendet werden. Darüber hinaus wurden mehrere Epitope aus Serumproben aus den Vereinigten Staaten, der Schweiz, Singapur und China identifiziert, die als Marker für Infektionen sowie für die Schwere der Erkrankung verwendet werden könnten.

Eine neue Studie veröffentlicht in Grenzen in der Mikrobiologie zielte darauf ab, die Reaktivität von COVID-19-Serum, das von Patienten in Tatarstan, Russland, gewonnen wurde, mit den S- und N-Peptiden zu demonstrieren, die zuvor als immunogen identifiziert wurden. Die Studie zielte auch darauf ab, die Korrelationen der S- und N-Peptid-Reaktivität mit dem Schweregrad der Lungenschädigung, den klinischen und demografischen Merkmalen, der Dauer der Symptome und dem Alter sowie die Kreuzreaktivität von COVID-19-Rekonvaleszenzseren mit dem humanen endemischen Coronavirus (eCoV ) Peptide.

Über das Studium

Die Studie umfasste die Entnahme von Genesungsserumproben von 138 COVID-19-Patienten und 39 Kontrollpersonen zwischen März und Dezember 2020. Zusätzlich wurden 22 Kontrollserumproben, die zwischen 2015 und 2016 gesammelt wurden, in die Studie aufgenommen. Akute Serumproben wurden von 14 COVID-19-Patienten gesammelt. Die Serumproben wurden zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Infektion gesammelt. Blutproben wurden auch von 17 COVID-19-Patienten und 9 Kontrollpersonen entnommen.

Danach wurden S- und N-Peptide von SARS-CoV-2 sowie anderen eCoVs wie NL63, OC43, HKU1 und 229E synthetisiert, gefolgt von einem Alignment der Aminosäuresequenzen von SARS-CoV-2 N- und S-Peptiden mit jedem eCoV. SARS-CoV-2-spezifische Antikörpertiter wurden mit einem enzymgebundenen Immunadsorptionstest (ELISA) gemessen, gefolgt von der Peptidreaktivität mit Serumantikörpern infizierter Patienten sowie Kontrollen. Schließlich wurde eine ELISpot-Analyse unter Verwendung von peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs) durchgeführt, die aus den Blutproben erhalten wurden.

Studienergebnisse

Die Ergebnisse zeigten 105 leichte COVID-19-Fälle, 43 mittelschwere Fälle und 4 schwere Fälle. 39 Patienten mit mittelschwerer Erkrankung und 4 Patienten mit schwerer Erkrankung erforderten einen Krankenhausaufenthalt. Es wurde festgestellt, dass die Lungenschädigung bei 117, 31 bzw. 4 Patienten weniger als 20 Prozent, 20 bis 40 Prozent und mehr als 40 Prozent betrug, während bei allen Patienten Fieber berichtet wurde.

Für die Studie wurden Peptide ausgewählt, die für die Virusreplikation und die Bindung an den ACE2-Rezeptor essentiell sind. Darüber hinaus wurden zwei Mutationen in den S-Protein-Peptiden und fünf Mutationen in den N-Protein-Peptiden des kürzlich im Umlauf befindlichen Delta-Stamms identifiziert.

Die Ergebnisse berichteten auch, dass S1-, S7-, S18- und N6-Peptide eine höhere Reaktivität mit Serum von Rekonvaleszenten aufwiesen als mit Serum, das 2020 von Kontrollen gesammelt wurde. Es wurde jedoch festgestellt, dass mehr SARS-CoV-2-Peptide aus Kontrollproben, die 2015 gesammelt wurden, eine höhere Reaktivität aufwiesen mit Rekonvaleszenzserum. Die Ergebnisse waren auch für akutes Serum ähnlich.

Darüber hinaus wurde berichtet, dass die Peptide S1, S2, S7, S14, S19 und N6 eine hohe Reaktivität in Serumproben aufweisen, die ≤ 3 Monate nach der Genesung im Vergleich zu den Kontrollen von 2020 entnommen wurden, und die meisten von ihnen blieben Berichten zufolge aktiv 4–6 Monate nach der Genesung. Die Reaktivität der Hälfte dieser Peptide ging jedoch ≥ 7 Monate nach der Genesung verloren, wobei nur die S7-, S18- und N6-Peptide reaktiv blieben.

Bei männlichen COVID-19-Patienten wurde eine erhöhte Serumreaktivität mit den Peptiden S1, S7, S18 und N6 beobachtet, während bei Frauen die Reaktivität für die Peptide S7 und N6 im Vergleich zu den jeweiligen Kontrollen höher war. Außerdem wurde festgestellt, dass jüngere COVID-19-Patienten im Vergleich zu älteren Patienten eine höhere Reaktivität mit mehr Peptiden aufweisen. Darüber hinaus korrelierte der Schweregrad von SARS-CoV-2 positiv mit Lungenschäden, zunehmendem Alter, hohem Fieber sowie der Dauer des Fiebers. Von allen Peptiden, die Reaktivität zeigten, wurde berichtet, dass nur S1 und S18 mit klinischen Parametern korrelieren, wobei S1 negativ mit der Schwere der Erkrankung korreliert und S18 positiv mit Fieber korreliert.

Die Ergebnisse zeigten auch, dass die T-Zell-Reaktivität gegenüber S6, N6 und N19 bei COVID-19-Patienten höher war als bei Kontrollen. Außerdem wurde beobachtet, dass die Reaktivität auf S4 und S15 bei älteren Patienten höher war als bei jüngeren Patienten. Darüber hinaus wurde der höchste Ähnlichkeitsgrad des SARS-CoV-2-S-Proteins mit dem NL63.S1-Alphacoronavirus festgestellt, während er bei anderen eCoVs weniger als 65b Prozent betrug. Die Analyse der Antikörperreaktivität mit anderen eCoV zeigte, dass eine vorherige Infektion mit ihnen nicht vor schwerem COVID-19 schützen konnte.

Daher zeigte die aktuelle Studie eine frühe Aktivierung und Zirkulation von Anti-SARS-CoV-2-Antikörpern, die mit der Zeit nach der Infektion allmählich abnahm. Mehrere S- und N-Peptide wurden identifiziert, die immunogen waren und die Schwere der Erkrankung anzeigen könnten. Die Studie hob auch hervor, dass COVID-19-Serum eine begrenzte Kreuzreaktivität mit anderen eCoV-Peptiden aufwies. Daher ist diese Studie wichtig, um T-Zell-Epitope zu identifizieren, die für die Entwicklung von prophylaktischen und therapeutischen Maßnahmen verwendet werden können.

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