Wissenschaftler enthüllen, wie sich COVID-19 auf die Fähigkeit des Immunsystems auswirkt, andere Coronaviren zu erkennen

An einer Erkältung zu erkranken, macht Sie nicht immun gegen COVID-19, aber eine COVID-19-Infektion könnte zumindest vorübergehend die Anzahl Ihrer Antikörper gegen Erkältungs-Coronaviren und SARS-CoV-1 erhöhen MERS-CoV-Viren, die alle eng miteinander verwandt sind. Wissenschaftler von Scripps Research haben nun Coronavirus-Antikörper charakterisiert, die von 11 Personen isoliert wurden, um aufzuzeigen, wie COVID-19 die Fähigkeit des Immunsystems beeinflusst, andere Coronaviren zu erkennen.

„Ein besseres Verständnis dafür zu bekommen, wie sich die Immunität gegen diese breite Familie von Coronaviren mit einer COVID-19-Infektion verändert, ist ein wichtiger Schritt zur Entwicklung besserer Coronavirus-Impfstoffe, sowohl für COVID-19 als auch für zukünftige verwandte Krankheitserreger“, sagt Andrew Ward, PhD, Professor für Integrative Structural and Computational Biology bei Scripps Research und leitender Autor des neuen Artikels, der diese Woche online in veröffentlicht wurde Wissenschaftliche Fortschritte.

Das SARS-CoV-2-Virus, das COVID-19 verursacht, ist nur eines in einer großen und vielfältigen Familie von Coronaviren. Einige seiner Verwandten sind gleichermaßen ansteckend und virulent -; verursacht das Atemwegssyndrom im Nahen Osten (MERS) und den SARS-Ausbruch 2002-2004 -; während andere, die als gewöhnliche Erkältungsviren gelten, viel mildere Symptome verursachen. Insgesamt haben viele dieser Coronaviren nur ein Viertel bis die Hälfte ihres genetischen Materials mit SARS-CoV-2 gemeinsam, aber einzelne Abschnitte der Virenstrukturen – insbesondere das Spike-Protein, das aus jedem Coronavirus herausragt – sind es als relativ ähnlich zwischen Familienmitgliedern angesehen.

Seit Beginn der COVID-19-Pandemie haben sich Wissenschaftler gefragt, ob die frühere Exposition der Menschen gegenüber diesen Erkältungsviren ihre Immunität gegen SARS-CoV-2 beeinflusst und ob eine Infektion mit COVID-19 die Art und Weise, wie das Immunsystem sie erkennt, verändern könnte gängige Coronaviren. Die Antikörper des Immunsystems gegen ein Coronavirus-Spike-Protein könnten möglicherweise auch andere ähnliche Spike-Proteine ​​als krankheitsverursachend erkennen.

In der neuen Studie untersuchte Wards Gruppe Serumproben von elf Personen. Acht der Proben datierten vor der COVID-19-Pandemie, um sicherzustellen, dass die Spender nie dem SARS-CoV-2-Virus ausgesetzt waren, während drei Proben von Spendern stammten, die kürzlich COVID-19 hatten. Die Forscher haben jeweils gemessen, wie stark die Proben auf isolierte Spike-Proteine ​​verschiedener Coronaviren reagierten; OC43 und HKU1, die beide mit Erkältungen in Verbindung gebracht werden, zusammen mit SARS-CoV-1, MERS-CoV und SARS-CoV-2.

Es überrascht nicht, dass nur das Serum von genesenen COVID-19-Patienten auf die SARS-CoV-2-Spike-Proteine ​​reagierte. Allerdings reagierten diese COVID-19-Patientenproben auch stärker als die präpandemischen Proben auf andere Spike-Proteine.

Die meisten Menschen haben diese grundlegende Immunität gegen gewöhnliche Coronaviren, und die Exposition gegenüber SARS-CoV-2 erhöht die Spiegel dieser Antikörper.

Sandhya Bangaru, Erstautorin der neuen Veröffentlichung, Postdoktorandin bei Scripps Research

Ward, Bangaru und ihre Kollegen führten hochauflösende Strukturstudien an Serumantikörpern von drei der gesunden Spender und den beiden COVID-19-Patienten durch, um zu bestimmen, wo an den Spike-Proteinen jeder Antikörper befestigt war. Sie fanden heraus, dass die meisten Coronavirus-Antikörper aus der Zeit vor der Pandemie einen Abschnitt der OC43- und HKU1-Spike-Proteine ​​erkannten, der als S1-Untereinheit bekannt ist und der zwischen den Coronaviren stark variiert. In COVID-19-Patientenproben identifizierten die Forscher jedoch eine breitere Palette von Antikörpern, einschließlich solcher, die die S2-Untereinheit erkannten, die zwischen verschiedenen Coronaviren weniger variiert. Tatsächlich sind einige Antikörper der COVID-19-Patienten nicht nur an die Erkältungs-Coronaviren gebunden, sondern auch an SARS-CoV- und MERS-CoV-Spike-Proteine.

„Das Endziel wäre es, Impfstoffe rational zu entwickeln, die viele verschiedene Coronaviren erkennen können“, sagt Bangaru. „Unsere Ergebnisse zeigen bestimmte konservierte Patches auf der S2-Untereinheit, die von Antikörpern angegriffen werden, die auf natürliche Weise während der Infektion induziert werden, auf die wir uns konzentrieren möchten.“

Da diese Studien direkt an Serumantikörpern durchgeführt wurden, wissen die Forscher nicht, ob das Vorhandensein dieser Antikörper in einem der Fälle ausreicht, um im komplexeren Umfeld des menschlichen Immunsystems eine vollständige Immunität gegen Coronaviren zu gewährleisten. Die erhöhte Fähigkeit von Rekonvaleszenzseren, auf übliche Coronaviren zu reagieren, scheint das Ergebnis sowohl einer erhöhten Produktion neuer Antikörper zu sein, die mehrere Coronaviren erkennen können, als auch einer Erhöhung der Konzentrationen bereits vorhandener Antikörper, die für jedes Virus spezifisch sind. Es ist jedoch nicht klar, wie viel jedes dieser Phänomene zum Gesamtanstieg beiträgt und wie sie den natürlichen Verlauf von COVID beeinflussen würden. In Zukunft möchten sie Antikörper von denselben Personen vor und nach der Infektion mit COVID-19 vergleichen.

„Unsere Arbeit liefert eine grundlegende Charakterisierung der Antikörperreaktionen von Menschen auf das endemische Coronavirus vor der Exposition gegenüber SARS-CoV-2, aber es gibt viele offene Fragen“, sagt Bangaru. “Wir hoffen, dass dies zu viel mehr Forschung führt.”

Quelle:

Zeitschriftenreferenz:

Bangaru, S., et al. (2022)Strukturelle Kartierung von Antikörperlandschaften auf humane Betacoronavirus-Spike-Proteine. Wissenschaftliche Fortschritte. doi.org/10.1126/sciadv.abn2911.

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