T-Zell-Antworten nach COVID-19 und Impfungen

Die nach einer Impfung gegen die Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) oder einer Infektion mit dem schweren akuten respiratorischen Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) induzierten Antikörper haben eine verringerte Fähigkeit, besorgniserregende Varianten (VOCs) zu kreuzneutralisieren. Antikörper sind jedoch nicht die einzigen Vermittler der Immunität.

Eine neue Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Grenzen in der Immunologie untersucht die zellvermittelte Immunität bei mit BNT162b2 COVID-19 mRNA geimpften Mitarbeitern des Gesundheitswesens und COVID-19-Patienten.

Studien: Langanhaltende T-Zell-Antworten bei BNT162b2-COVID-19-mRNA-Impfstoffen und COVID-19-Rekonvaleszenten. Bildnachweis: Corona Borealis Studio / Shutterstock

Zellvermittelte Immunität

T-Zellen sind die Vermittler der zellbasierten Immunität. Sie spielen eine wesentliche Rolle beim Immunschutz, der Erholung von einer akuten Infektion und dem langanhaltenden Immungedächtnis.

Die Antigen-präsentierenden Zellen (APCs) präsentieren den T-Zellen mehrere kurze Peptide viraler Proteine. Die T-Zell-Antworten werden durch diese verschiedenen kurzen Peptide stimuliert. Daher sind die T-Zell-Antworten gegenüber viralen Proteinmutationen nicht empfindlich wie die Antikörper-Antworten.

Die CD8 + zytotoxischen T-Lymphozyten (CTLs) identifizieren und zerstören virusinfizierte Zellen. Die CD4 + T-Helfer (Th)-Zellen koordinieren und verstärken CTL-Antworten. Sie stimulieren auch die Antikörperproduktion durch B-Zellen.

Frühere Studien haben gezeigt, dass eine SARS-CoV-2-Infektion robuste CD4 + – und CD8 + -T-Zell-Gedächtnisantworten stimuliert. Diese zellvermittelte Immunität kann einen langanhaltenden Schutz vor Reinfektionen bieten.

Beurteilung der zellvermittelten Immunität

Diese Studie analysiert die Langlebigkeit von SARS-CoV-2-Spike-spezifischen Antikörpern und die zellvermittelte Immunität bei mit BNT162b2 geimpften Mitarbeitern des Gesundheitswesens und COVID-19-Patienten.

Diese Studie umfasste 23 vollständig geimpfte Mitarbeiter des Gesundheitswesens (zwei Dosen BNT162b2-Impfstoff), 15 COVID-19-Patienten und 13 Personen ohne vorherige SARS-CoV-2-Infektion oder COVID-19-Impfung. Sechs Wochen, drei Monate und sechs Monate nach der ersten Impfdosis wurden den geimpften Personen Blutproben entnommen; die rekonvaleszenten COVID-19-Patienten 18 bis 45 Tage (im Mittel 33 Tage) nach der SARS-CoV-2-Infektion.

Periphere mononukleäre Blutzellen (PBMCs) wurden aus dem Blut isoliert und mit Peptiden aus dem gesamten SARS-CoV-2-Spike-Protein aktiviert. Die T-Zell-Subtypen innerhalb der PBMC-Population wurden mittels Durchflusszytometrie charakterisiert.

Die Expression verschiedener Zytokine wurde mittels RT-qPCR gemessen. Darüber hinaus wurden mit Luminex die Konzentrationen von Zytokinen und anderen von den Zellen ausgeschiedenen Molekülen nachgewiesen. Anti-SARS-CoV-2-Antikörper wurden mittels Enzymimmunoassay (EIA) gemessen. Der aktivierungsinduzierte Marker (AIM)-Assay wurde vor der Analyse der Proben optimiert.

PBMCs wurden mit dem Spike-Peptidpool des Wildtyp-SARS-CoV-2-Wuhan-Virus stimuliert. Für alle Analysen wurde eine 48-stündige Stimulation und Messung der IFN-γ- und IL-2-mRNA-Spiegel ausgewählt. Tetanustoxoid wurde als positive Kontrolle verwendet. Sowohl IFN-γ als auch IL-2 sind Zytokine vom Th1-Typ.

T-Zell-Antworten

Bei allen COVID-19-Patienten und geimpften Personen wurden 6 Wochen, 3 Monate und 6 Monate nach der ersten Impfstoffdosis SARS-CoV-2-Spike-spezifische CD4+-Zellantworten nachgewiesen.

CD8 + -Zellantworten wurden bei 80 % der COVID-19-Patienten und 70 % der geimpften Personen 6 Wochen nach der ersten Dosis nachgewiesen; bei 67 % der geimpften Personen 3 Monate nach der ersten Dosis; und bei 53 % der geimpften Personen 6 Monate nach der ersten Dosis. Diese T-Zell-Reaktionen waren bei den COVID-19-Patienten und den geimpften Personen ähnlich.

Die T-Zell-Antworten gegen VOCs wurden durch Stimulieren der PBMCs mit Peptidpools von Spike-Proteinen der Alpha-, Beta-, Gamma- und Delta-Varianten bewertet. CD4 + -Zellantworten gegen alle getesteten VOCs wurden bei über 71 % der geimpften Personen und über 75 % der COVID-19-Patienten nachgewiesen.

CD8 + -T-Zell-Antworten gegen alle getesteten VOCs wurden bei über 50 % der geimpften Personen und über 75 % der COVID-19-Patienten nachgewiesen. Es wurden jedoch signifikante Unterschiede zwischen Wildtyp und Gamma-Variante 6 Wochen nach der Impfung und Wildtyp und Beta-Variante 6 Monate nach der Impfung beobachtet.

COVID-19-Patienten zeigten stärkere CD4+- und CD8+-Antworten im Vergleich zu geimpften Personen. Es gab keine Abnahme der zellvermittelten Immunität gegen VOCs nach 6 Monaten.

Die Expression von IFN-γ- und IL-2-mRNA wurde bei 93 % und 100 % der geimpften Personen nach Stimulation mit dem Wildtyp- und Delta-Varianten-Spike-Peptid-Pool nachgewiesen. Die mRNA-Spiegel waren höher im Vergleich zu den mRNA-Spiegeln in PBMCs, die von ungeimpften und nicht infizierten Personen gesammelt wurden. Die IFN-γ- und IL-2-mRNA-Expression war bei COVID-19-Patienten und geimpften Personen ähnlich.

Korrelation der humoralen Immunität zur zellvermittelten Immunität nach BNT162b2-Impfung n = 23 und SARS-CoV-2-Infektion.  (A) Anti-SARS-CoV-2 S1-spezifische IgG-, S1-Gesamt-Ig- und N-Protein-spezifische IgG-Antikörperantworten wurden aus Proben gemessen, die 6 Wochen, 3 Monate und 6 Monate nach der Impfung n = 23 oder 1 Monat entnommen wurden nach PCR bestätigter SARS-CoV-2-Infektion (n = 15).  Die Antikörperspiegel im Serum von geimpften und infizierten Personen wurden mit Negativkontrollen (n = 13) verglichen, die keine COVID-19-Impfstoffe erhalten hatten oder an einer früheren SARS-CoV-2-Infektion litten.  Die Balken repräsentieren die geometrischen mittleren Titer.  Die Grenzwerte für ein positives Testergebnis sind mit einer gepunkteten Linie dargestellt. Die statistische Analyse wurde mit dem Mann-Whitney-U-Test zum Vergleich von Proben von 6-wöchigen Impflingen mit Proben von COVID-19-Patienten durchgeführt.  ****p</p>
<p style=Korrelation der humoralen Immunität zur zellvermittelten Immunität nach BNT162b2-Impfung n = 23 und SARS-CoV-2-Infektion. (A) Anti-SARS-CoV-2 S1-spezifische IgG-, S1-Gesamt-Ig- und N-Protein-spezifische IgG-Antikörperantworten wurden aus Proben gemessen, die 6 Wochen, 3 Monate und 6 Monate nach der Impfung n = 23 oder 1 Monat entnommen wurden nach PCR bestätigter SARS-CoV-2-Infektion (n = 15). Die Antikörperspiegel im Serum von geimpften und infizierten Personen wurden mit Negativkontrollen (n = 13) verglichen, die keine COVID-19-Impfstoffe erhalten hatten oder an einer früheren SARS-CoV-2-Infektion litten. Die Balken repräsentieren die geometrischen mittleren Titer. Die Grenzwerte für ein positives Testergebnis sind mit einer gepunkteten Linie dargestellt. Die statistische Analyse wurde mit dem Mann-Whitney-U-Test zum Vergleich von Proben von 6-wöchigen Impflingen mit Proben von COVID-19-Patienten durchgeführt. ****p<0,0001. (B, C) Die Korrelation der Anti-SARS-CoV-2-S1-IgG-Antikörperspiegel mit SARS-CoV-2 (wt)-Spike-spezifischen CD4 + - und CD8 + -T-Zellantworten in (B) geimpften HCWs (Proben gesammelt 6 Wochen, 3 Monate und 6 Monate nach der Impfung, n = 52) und (C) COVID-19-Patienten (Proben entnommen 1 Monat nach Auftreten der Symptome, n = 15). Die Korrelation wurde mit der Spearman-Korrelation analysiert und Spearmans r ist in den Figuren angegeben.

Nach Stimulation von PBMCs von geimpften Personen mit Wildtyp- und Delta-Varianten-Spike-Peptid-Pools stiegen die IFN-γ- und IL-2-Proteinspiegel signifikant an. Die Spiegel von IFN-γ und IL-2 waren bei geimpften Personen und COVID-19-Patienten höher als bei ungeimpften, nicht infizierten Personen. Die IFN-γ- und IL-2-Spiegel nahmen 6 Monate nach der Impfung nicht ab. Darüber hinaus erzeugte die Stimulation mit Wildtyp- oder Delta-Varianten-Peptidpools äquivalente IFN-γ- und IL-2-Spiegel.

Es gab eine hohe Korrelation zwischen der T-Zell-Aktivierung und der Produktion von IFN-γ- und IL-2-Zytokinen.

Alle geimpften Personen produzierten sechs Wochen nach der ersten Impfdosis Spike-spezifische Anti-SARS-CoV-2-Antikörper. Die Antikörperspiegel waren höher als bei hospitalisierten COVID-19-Patienten. Bei den geimpften Personen nahmen die Antikörperspiegel allmählich ab.

Die Konzentrationen von Anti-SARS-CoV-2-Antikörpern bei geimpften Personen korrelierten nicht mit CD4 + – oder CD8 + -T-Zell-Antworten. Bei COVID-19-Patienten stiegen die Spike-spezifischen Anti-SARS-CoV-2-Antikörper jedoch mit zunehmender CD4 + – und CD8 + -T-Zell-Antwort.

Grenzen der Studie

Diese Studie kryokonservierte die PBMCs bis zur Analyse. Dies kann die Zelllebensfähigkeit verringern, und einige Speicherzellen können dabei verloren gehen. Die Anzahl der in dieser Studie bewerteten Teilnehmer war relativ gering. Es wurden nur mit BNT162b2 geimpfte Personen untersucht. In diese Studie wurden keine geimpften Personen über 60 Jahre eingeschlossen. Das AIM-Protokoll testete nicht auf längere Inkubationszeiten. Anstelle von 9- bis 10-mer-Peptiden wurden längere 15-mer-Peptidpools zur Stimulation verwendet. Dadurch werden die SARS-CoV-2-spezifischen CD8+-Zellen möglicherweise unterschätzt.

Fazit

Diese Studie zeigt, dass selbst wenn SARS-CoV-2-Spike-Protein-spezifische Antikörper mit der Zeit nach der COVID-19-Impfung oder einer natürlichen Infektion abnehmen, die zellvermittelte Immunität weitgehend erhalten bleibt und nicht empfindlich auf Mutationen im viralen Spike-Protein reagiert .

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