Badania oceniają koewolucję antygenu wariantów SARS-CoV-2

W niedawnym badaniu opublikowanym w bioRxiv* Serwer Prepress, naukowcy przeanalizowali zestaw antygenów w krytycznych wariantach SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2) i ciężkiego ostrego zespołu oddechowego, takich jak linie Omicron.

Stado: Zakażenie omikronem po szczepieniu indukuje szerszą odporność w przestrzeni antygenowej niż szczepienie wzmocnione mRNA COVID-19 lub zakażenie pierwotne. Image Credi: Corona Borealis Studio / Shutterstock

tło

Istnieje pilna potrzeba opracowania technologii szczepień przeciwko koronawirusowi 2019 (COVID-19), aby zapewnić jak najszerszą ochronę przed obecnymi i przyszłymi wariantami SARS-CoV-2. Ponad 6,34 mln zgonów i 553 mln zakażeń na całym świecie przypisano SARS-CoV-2.

Nawet gdy odporność populacji nadal rośnie z powodu infekcji, szczepienia podstawowego, ponownego zakażenia lub szczepienia przypominającego, SARS-CoV-2 nadal rozprzestrzenia się na całym świecie. Chociaż szczepionki SARS-CoV-2 znacząco uodparniają przeciwko ciężkiemu COVID-19, nowe pojawiające się warianty wirusa, takie jak Omicron, nadal zagrażają ich skuteczności nawet po szczepieniu przypominającym.

o nauce

W niniejszej pracy autorzy ocenili zróżnicowanie antygenowe wariantów SARS-CoV-2 i przeanalizowali odpowiedzi przeciwciał neutralizujących na pojedynczą i wielokrotną ekspozycję w długich kohortach infekcji i szczepień.

Zespół wykorzystał mapowanie antygenu do oceny heterogeniczności antygenu w kluczowych wariantach SARS-CoV-2, takich jak Omicron BA.2.12.1, BA.4/BA.5 i BA.2 przy użyciu dobrze zdefiniowanej surowicy z podłużnej grupy pierwotnych COVID- 19 pacjentów.Sekwencyjnie walidowano osoby z różnym pochodzeniem infekcji. Wykorzystali surowice od osób z COVID-19 do epidemiologii, immunologii i charakterystyki klinicznej pojawiających się chorób zakaźnych o potencjale epidemiologicznym (EPICC). Rzeczywiście, znormalizowane odczyty poziomu przeciwciał pierwszorzędowych dla infekcji 1240 analizowano przy użyciu mapowania antygenu w celu oszacowania szerokości odporności między wariantami wirusa.

Podobna ocena z niezależnej kohorty pacjentów bez COVID-19 przed i po drugiej i trzeciej szczepionce z kwasem rybonukleinowym (mRNA) SARS-CoV-2 (mRNA) zakończyła wstępną analizę. Naukowcy określili zakres surowic neutralizujących zakupionych od 39 pracowników służby zdrowia w ramach badania prospektywnego badania serokonwersji SARS-CoV-2 (PASS) po otrzymaniu dwóch i trzech dawek szczepionki mRNA COVID-19. Następnie ocenili zmiany odporności po zakażeniu i szczepieniu przy użyciu krajobrazów przeciwciał i innych powiązanych metod w celu wywnioskowania przestrzeni antygenowej.

konsekwencje

Ogólnie rzecz biorąc, naukowcy odkryli, że mapy antygenowe wariantów SARS-CoV-2 sprzed Omicronu były zgodne z wcześniej zgłoszonymi mapami antygenowymi SARS-CoV-2. Pierwotne warianty SARS-CoV-2 mają silne klastry ze wspólnymi miejscami aminokwasów. To odkrycie wskazuje, że specyficzne modyfikacje aminokwasów regulują wzór antygenu.

Lokalizacja wariantu Omicron BA.2 na aktualnej mapie była zgodna z doświadczalnym modelem antygenu zwierzęcego, ale nie z mapą wygenerowaną z surowic odpornościowych z naturalnej infekcji. Zespół wykazał również, że warianty Omicron BA.4/BA.5 i BA.2.12.1 silnie korelują z grupą beta, co może rzucić światło na powiązane epizody.

Wyniki badań wskazują, że hierarchie immunologiczne różnią się pomiędzy wariantami, co może wpływać na wybór nowych antygenów szczepionkowych. Podobnie, wariant delta miał odległość antygenową identyczną z oryginalnym szczepem po trzecim szczepieniu. Wręcz przeciwnie, Mu i Beta migrowały blisko sekwencji wirusa przodków.

Mapy antygenowe wykonane z mian neutralizujących przeciwciał z surowic eksponujących pojedynczy antygen pokazują, że BA.1, BA.2, BA.2.12.1 i BA.4/BA.5 są najbardziej antygenowo różne od innych LZO. Mapowanie antygenowe przeprowadzono stosując mapowanie antygenowe z mianami dla A) surowic zebranych po początkowym zakażeniu rekonwalescencji różnymi VOC i surowic od niezakażonych osób, które otrzymały B) 2 lub C) 3 dawki szczepionek WT mRNA COVID-19. Każdy bok siatki kwadratowej odpowiada podwójnemu rozcieńczeniu w teście neutralizacji pseudowirusa. Odległość antygenu jest mierzona w dowolnym kierunku na siatce. Antygeny są pokazane jako kółka i są oznaczone. Surowice są pokazane jako kwadraty i są wybarwione infekcją wariantu. d) Krotność różnicy w neutralizacji z 95% przedziałami ufności od szczepu przodków do innej zmiennej na każdej mapie. Na przykład, różnica krotności wynosząca cztery odpowiada dwóm siatkowym kwadratom na mapie antygenu. E) Alternatywy w dziedzinie podwiązywania gwoździ i receptorów dla wszystkich zmiennych użytych w tym badaniu.

Autorzy odkryli, że wielokrotna ekspozycja na pierwotny szczep SARS-CoV-2 indukowana przez szczepionkę mRNA zwiększa odporność na warianty Omicron przed i po podaniu dawki, co oznacza silne wzmocnienie pleców. W przeciwieństwie do osób, które otrzymały tylko szczepienie wariantem przodków, osoby, które otrzymały dwie dawki szczepionki, a następnie rozwinęły się poszczepienne zakażenie omikronem (PVI), miały znacznie płaskie krajobrazy, co sugeruje szerszą ochronę przed obydwoma wariantami.

Ponadto zespół zauważył, że otrzymanie trzech dawek szczepionki, a następnie Omicron PVI wywołało silniejszą odpowiedź immunologiczną niż otrzymanie tylko trzech szczepionek. To odkrycie sugeruje, że ludzie, którzy już otrzymali trzecią dawkę szczepionki skoncentrowaną na szczepie przodków, mogą nadal być w stanie zwiększyć swoją odporność za pomocą szczepionki opartej na omikronie.

Przynajmniej tymczasowo po szczepieniu odporność osób, które otrzymały trzecią dawkę szczepionki, a następnie Omicron PVI, była podobna do tych, które otrzymały tylko dwie dawki i Omicron PVI. Warto zauważyć, że osoby, które otrzymały dwie lub trzy dawki szczepionki i omikronowy PVI, wykazały zwiększoną amplitudę przeciwciał w kilku wariantach, w tym delta. Delta znajduje się w dystalnym dolnym regionie mapy antygenowej, co wskazuje, że Omicron PVI może wykazywać wzmocnione odpowiedzi na poprzednie warianty.

Ponadto, analizy wykresów akwizycji w skali rozległej wykazały, że wszystkie grupy szczepione i PVI miały słabsze odpowiedzi na oceny antygenowe BA.

Wnioski

Wyniki badań pokazały, jak z biegiem czasu koewolucja antygenu SARS-CoV-2 i jego interakcja immunologiczna w społeczności ludzkich gospodarzy stają się coraz bardziej złożone. Zespół dostarcza techniki do scharakteryzowania zakresu reakcji immunologicznych na COVID-19 po różnych ekspozycjach na antygeny.

Naukowcy wykazali, że PVI firmy Omicron zazwyczaj zapewniają wyższy wzrost odporności niż przy użyciu szczepionki opartej na szczepie przodków. Dodatkowa ekspozycja na natywne antygeny omikronowe BA.1 może zwiększyć pokrycie przeciwciałami przeciwko BA.4/BA.5. Chociaż BA.4 był antygenowo bliższy szczepowi przodkowi, prezentacja przeciwko BA.4/BA.5 była niższa niż BA.1, co wskazuje na złożone trendy immunologiczne.

Opracowanie metod immunizacji dla nadchodzących szczepów SARS-CoV-2 wymaga dogłębnego zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw tych transformacji immunologicznych oraz wszechstronnej oceny zakresu odporności. Ponadto odkrycia naukowe w zakresie rozwoju heterogeniczności antygenowej SARS-COV-2 mogą dać wgląd w wcześniejsze choroby złożone antygenowo, pokazując, jak powstały obecne trendy immunologiczne i złożone krajobrazy.

*Ważna uwaga

bioRxiv Publikuje wstępne raporty naukowe, które nie były recenzowane i dlatego nie powinny być uznawane za rozstrzygające, ukierunkowywać praktykę kliniczną/zachowania związane ze zdrowiem ani być traktowane jako ustalone informacje.