Jak opracować szczepionkę COVID „we wszystkich jej formach”

W niedawnym badaniu opublikowanym w odporność naturyW tym badaniu naukowcy podsumowali swoje obserwacje humoralnych odpowiedzi immunologicznych wywoływanych u osób zakażonych koronawirusem zespołu ostrej ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2). Ponadto omówili wszystkie typy infekcji SARS-CoV-2 i przeciwciała indukowane szczepionką (nAb). Podzielili się również swoimi poglądami na temat projektów szczepionek nowej generacji, które wywoływałyby nAb na dużą skalę w celu ochrony przed kilkoma wariantami wzbudzającymi obawy związane z SARS-CoV-2 (Lotne Związki Organiczne).

Recenzja artykułu: Odpowiedź humoralna i przeciwciała przeciwko zakażeniu SARS-CoV-2. Źródło obrazu: NIAID

tło

Humoralna lub pośredniczona przez przeciwciała odpowiedź immunologiczna jest ważnym elementem odporności nabytej przeciwko infekcjom wirusowym, w tym chorobie koronawirusowej 2019 (COVID-19). Dzieje się to w dwóch etapach w następujący sposób:

i) faza pozapęcherzykowa (EF) oraz

b) stadium centrum rozmnażania (GC).

We wcześniejszej fazie EF, skierowane do wirusa komórki B szybko różnicują się w komórki plazmatyczne, które wytwarzają nAb w celu neutralizacji SARS-CoV-2. Te krótko żyjące komórki plazmatyczne EF zawierają głównie homolog IgM, ale mogą być przełączane na IgA lub IgG. Końcowy etap GC trwa kilka tygodni, ale zwykle trwa miesiącami. Produkuje komórki B specyficzne dla antygenu (tutaj SARS-CoV-2), które przechodzą selekcję opartą na powinowactwie i nadmierne mutacje somatyczne, tworząc komórki plazmatyczne, które pozostają zlokalizowane w szpiku kostnym i mają wysokie powinowactwo. Warto zauważyć, że zarówno odpowiedzi przeciwciał EF, jak i GC generują komórki B pamięci, które są obecne długo po ustąpieniu początkowej infekcji.

Rodzaje przeciwciał i odpowiedzi przeciwciał na zakażenie SARS-CoV-2

Zakażenie SARS-CoV-2 stymuluje produkcję przeciwciał (Ig) M, IgG i IgA. Jest na poziomie wykrywalnym w surowicy pacjenta w ciągu tygodnia od wystąpienia objawów (PSO), w tym tych, które wiążą się z białkiem wypustkowym SARS-CoV-2 (S) i nukleokapsydem (N). Warto zauważyć, że te przeciwciała mają pochodzenie EF. Miana nAb przeciwko SARS-CoV-2 osiągają szczyt po trzech do czterech tygodniach PSO, a następnie zanikają, z wyjątkiem IgG, które mogą być stabilne przez kilka miesięcy w porównaniu z przeciwciałami IgM i IgA.

Przeciwciało śluzówkowe, wydzielnicze IgA, jest wytwarzane w drogach oddechowych i odgrywa kluczową rolę w zapobieganiu przenoszeniu SARS-CoV-2 przez drogi oddechowe. PSO utrzymuje się w płynach nosowych przez miesiące i przyczynia się do rozwoju odporności na ponowne zakażenie.

Homologia całego genomu między innymi ludzkimi koronawirusami (hCoV) a SARS-CoV-2 jest niska, ale istotna immunologicznie. Reaktywne krzyżowo komórki pamięci wytworzone podczas wcześniejszego zakażenia MERS-CoV mogą inicjować szybką odpowiedź na przeciwciała EF, zwłaszcza IgG i IgA, po początkowym zakażeniu SARS-CoV-2. Krążące reaktywne limfocyty T u osób, które wcześniej nie były narażone na SARS-CoV-2, stanowią wynik kliniczny COVID-19.

Zakażenie SARS-CoV-2 zwiększa krążące przeciwciała, które celują w autoantygeny, w tym cytokiny i chemokiny, takie jak interferon. Ponadto infekcja SARS-CoV-2 prowadzi do kilku chorób autoimmunologicznych, które są napędzane przez przeciwciała (np. zespół Guillain-Barre).

Odpowiedź EF powoduje powstanie nAb, które same nie są w stanie kontrolować infekcji SARS-CoV-2. Dlatego, aby zapobiec ponownemu zakażeniu, gospodarz polega na trwałych nAb o zwiększonym dojrzewaniu powinowactwa, komórkach pamięci B i długo żyjących komórkach plazmatycznych, z których wszystkie wymagają silnej początkowej odpowiedzi GC. Niestety, trudno jest bezpośrednio ocenić odpowiedź GC u badanych, z wyjątkiem sekcji zwłok zmarłego. W niektórych przypadkach ciężki COVID-19 prawdopodobnie spowodował ciężką limfocytopenię, znosząc odpowiedzi GC. Ponadto, utrzymująca się odpowiedź GC jest najlepszym korelacją dobrej strategii szczepień profilaktycznych.

Perspektywy dotyczące szczepionek przeciw COVID-19

Większość szczepionek SARS-CoV-2 jest ukierunkowana na prototypowy szczep SARS-CoV-2. Jednak w obliczu pojawienia się immunogennych LZO, takich jak Omicron, świat musi zneutralizować szczepionki COVID-19 na dużą skalę. Heterogenna metoda szczepionki może pomóc w poprawie skuteczności i zasięgu dawki przypominającej COVID-19. Jednak przyszłe badania powinny również koncentrować się na cechach komórek B, które są aktywowane przez wzmacniacz, właściwościach epitopu i mechanizmie działania przeciwciał wzmacniających.

Podobnie jak w przypadku corocznej aktualizacji szczepionek przeciw grypie, następna generacja szczepionek COVID-19 może być ukierunkowana na powstającą glikoproteinę LZO. Warto jednak zauważyć, że przeciwciała o największej sile neutralizacji również mają ograniczony zakres w stosunku do spektrum wariantów. Problemem podczas projektowania uniwersalnej szczepionki na COVID-19 jest zrównoważenie siły i zakresu nAb generowanych przez szczepienie. Wreszcie naukowcy mogliby rozważyć podejście, w którym łączą wiele antygenów z różnych LZO w jedną szczepionkę. Na przykład szczepionki nanocząsteczkowe mogą wykorzystywać różne mozaikowe RBD z różnych szczepów hCoV.

COVID-19 stał się najdokładniej zbadaną chorobą wirusową w historii ludzkości. Bezprecedensowe globalne wysiłki mające na celu zrozumienie, w jaki sposób gospodarz wyzwala odpowiedź immunologiczną na SARS-CoV-2, mogą pomóc w określeniu korelacji immunologicznych infekcji i ochrony wywołanej szczepionką. Co więcej, ułatwi to opracowanie metod leczenia ciężkiego COVID-19.