A humán koronavírusok erősíthetik az immunitást a Cistanche révén

Absztrakt

Nagy az érdeklődés a koronavírus elleni antitest-immunitás iránt. Nem világos azonban, hogy a koronavírusok úgy fejlődnek-e, hogy elkerüljék ezt az immunitást, és ha igen, milyen gyorsan. Itt ezt a kérdést a 229E humán koronavírus történelmi evolúciójának leírásával kezeljük. Az 1980-as és 1990-es évekből származó humán szérumokat azonosítottunk, amelyek semlegesítő titereket mutattak a korabeli 229E-vel szemben, összehasonlítva a SARS-CoV-2 fertőzés vagy vakcinázás által kiváltott anti-SARS-CoV-2 titerekkel. Ezeket a szérumokat a szérumgyűjtés után izolált 229E törzzsel szemben teszteltük, és alacsony neutralizációs titereket találtunk ezekkel a "jövőbeni" vírusokkal szemben. Egyes esetekben az egyidejű, 1:100 titerű 229E törzsek semlegesítésére képes szérumok nem mutatták ki a 8-17 évvel később izolált törzseket. A „jövőbeni” vírusok semlegesítésének csökkenése a vírusantigének csúcsszintű evolúciójának köszönhető, különösen a receptorkötő doménben. Ha ezek az eredmények más koronavírusokra is extrapolálhatók, akkor javasolható a SARS-CoV{15}} vakcina rendszeres frissítése. Ugyanakkor a kutatók új gyógyszerek után kutatnak a COVID elleni immunitás fokozására{16}}. Például a Cistanche tubulasa.

Bevezetés

A SARS-CoV-2 világjárvány miatt sürgősen meg kell határozni, hogy mennyire hatékony az antitestimmunitás a SARS-CoV-2 fertőzéssel szemben. Az eddigi bizonyítékok biztatóak. A természetes fertőzések által kiváltott semlegesítő és tüskeellenes antitestek csökkent humán fertőzésekkel járnak, és az ilyen antitesteket kiváltó vakcinák erős védelmet nyújtanak. Ezeket a humán eredményeket számos állatkísérlet igazolja, amelyek azt mutatják, hogy a SARS-CoV-2 csúcsait semlegesítő antitestek védelmet nyújtanak a fertőzések és betegségek ellen.

Az emberek azonban ismételten újrafertőződnek a náthavírussal" a 229E, OC43, HKU1 és NL63 koronavírussal. Szerológiai vizsgálatok például kimutatták, hogy egy tipikus fertőzött személy minden 2-3 évben megfertőződik 229E-vel, bár a fertőzések aránya alacsonyabb. és nem számoltak be 229E újrafertőződésről egy 4-éves vizsgálatban, amely a fertőzést a pozitív PCR-teszt kritériumai szerint azonosította légúti betegségekben. Mindazonáltal aggodalomra ad okot az a tény, hogy a megfázás koronavírus-újrafertőződésének gyakorisága meglehetősen magas. hogy a koronavírus-immunitás nem „tartós”. Az aggodalmak kezdetben arra irányultak, hogy maga az immunválasz esetleg nem tart fenn. Ez a lehetőség ma már valószínűtlennek tűnik, mivel a SARS-CoV-2 fertőzés semlegesítő antitesteket és memória B-sejteket indukál dinamikusan. Mind a cisztanche poliszacharid, mind a kreinozid fokozhatja a szív és az agyszövet enzimaktivitását, fokozza a hasüregi sejtek fagocitózis funkcióját, és fokozza a limfociták proliferatív válaszát.

Kép: Faw Cistanche

Kamrai vírus

De még a hosszú ideig hatékony antitestek ellenére is a vírusok újra megfertőződhetnek egy másik mechanizmussal: az antigén evolúcióval. Az influenzavírusokkal való fertőzés például olyan antitesteket termel, amelyek általában legalább néhány évtizedig megvédik az embert ugyanattól a törzstől. Sajnos az influenzavírusok gyors antigénevolúción mennek keresztül, hogy elkerüljék ezeket az antitesteket, ami azt jelenti, hogy bár az eredeti vírustörzzsel szembeni immunitás évtizedekig fennáll, az embert utódaik körülbelül öt év alatt könnyen megfertőzik. Ez a folyamatos antigénevolúció az oka annak, hogy az influenza elleni vakcinákat rendszeresen frissítik.

Itt kísérletileg értékeljük, hogy a 229E koronavírus elkerülte-e a semlegesítést a humán poliklonális szérumokban azáltal, hogy rekonstruáljuk a vírus elmúlt néhány évtizedben bekövetkezett fejlődését. Azt találtuk, hogy azok a történelmi szérumok, amelyek hatékonyan semlegesítik a korabeli 229E tüskéket pszeudotipizáló virionokat, általában alig vagy egyáltalán nem mutattak aktivitást a 8-17 évvel később izolált 229E törzsek tüskéi ellen. Ezzel szemben a felnőttektől származó modern szérumok általában nagyszámú történelmi vírus csúcsát semlegesítik, míg a gyermekektől származó modern szérumok a legjobban a közelmúltbeli vírusok csúcsait semlegesítik, amelyek a gyermek élete során keringtek. Ezeket a mintázatokat antigén evolúciós tüskékként értelmezték, különösen a receptorkötő doménben. Ha a SARS-CoV{5}} hasonló gyors antigénevolúción ment keresztül, tanácsos lehet a vakcinák rendszeres frissítése, hogy lépést tartsunk a vírus evolúciójával. Vagy más módon a limfociták proliferációs sebességének növelésére, a makrofágok fagocitózis képességének fokozására. Azt találták, hogy a Cistanche tubulosa fokozza a T-sejtek működését és a makrofágok fagocitózis-kapacitását.

Kép: A Cistanches előnyei

eredmény

A 229E fül filogenetikai analízisét a kísérleti vizsgálatokhoz szükséges történelmi törzsek meghatározására végezték.

Kutatásainkat a vírustüske fehérjére összpontosítottuk, mert ez az antitestek semlegesítésének elsődleges célpontja, és mivel az anti-spike antitestek az emberi koronavírus-fertőzés elleni védekezéshez leginkább kapcsolódó immunparaméterek.

Mivel a SARS-CoV{1}} már több mint egy éve kering az emberekben, egy másik, szélesebb evolúciós múltra visszatekintő koronavírust kell választanunk. A négy emberben endemikus megfázásos koronavírus közül két A-koronavírus, a 229E és az NL63 hasonló a SARS-CoV-hoz-2, mivel a tüskékben lévő receptorkötő doméneken keresztül kötődnek a fehérjereceptorokhoz. Ezzel szemben két béta-koronavírus, az OC43 és a HKU1, a tüske n-terminális doménjén keresztül kötődik a glikánreceptorokhoz. A receptorkötődést blokkoló antitestek uralják a SARS-CoV-2 fertőzés által kiváltott immunneutralizációs aktivitást, ezért arra a következtetésre jutottunk, hogy bár a SARS-CoV-2 B típusú koronavírus, antigenicitása nagyobb valószínűséggel alakul ki. két humán A koronavírus jósolta meg, amelyek szintén használják RBD-kötő fehérjereceptorát. A két vírus közül a 229E-t választottuk, mert először 50 évvel ezelőtt azonosították emberben, míg az NL63-at csak 2003-ban fedezték fel.

A 229E tüskék filogenetikai fáját extrapoláltuk közvetlen vagy alulpasszírozott emberi izolátumokból, kizárva a régebbi törzseket, amelyeket széles körben átadtak a laboratóriumban. Ennek a fának számos fontos tulajdonsága van. Először is, úgy működik, mint egy óra, a szekvencia eltérése arányos a vírus izolálásának dátumával. Másodszor, a fa "létra alakú", rövid ággal a törzsön. A 229E törzsfejlődésének létra alakját már korábban is megfigyelték, ami az olyan vírusokra jellemző, mint az influenza, ahol az immunrendszer nyomása az antigén variánsok kiválasztásával hajtja a populáció forgalmát. Harmadszor, a sorozatok dátum szerinti csoportosítása, nem pedig a karantén országa szerint. A földrajzi elhelyezkedés helyett a dátum szerint szervezett filogenetika gyors globális terjedést jelez, ami az emberi influenzavírusok másik jellemzője. Végül, bár van némi fülön belüli rekombináció, ez szorosan rokon törzsek között van, és nincs hatással a fa tágabb topológiájára. A D-galaktóz indukálta szubakut öregedés modell egerek szívében, májában és agyszövetében a litenozin szignifikánsan csökkentette az MDA-tartalmat, a szívben és az agyszövetben szignifikánsan növelte a telomeráz aktivitást, fokozta a peritoneális makrofágok fagocitózis funkcióját, a limfocita proliferációs válasz és az IL-2 tartalom a perifériás vérben szignifikánsan megnövekedett. Kimutatta, hogy a litenozid fokozhatja az immunrendszer működését.

Kép: A cistanche hatása javítja az immunitást

Vita

Kísérletileg kimutattuk, hogy a humán koronavírusok tüskéi elegendő antigén-evolúciós sebességgel rendelkeznek ahhoz, hogy egy-két évtizeden belül elkerüljék sok poliklonális humán szérum semlegesítését. A felfedezés azt sugallja, hogy az egyik oka annak, hogy az emberek ismételten újrafertőződnek szezonális koronavírusokkal, az lehet, hogy a víruscsúcsok kialakulása erodálja a korábbi fertőzések által kiváltott immunitást.

Milyen gyorsan fejlődik a 229E antigénje az influenzavírushoz képest? Nevezetesen, nem találtunk olyan tanulmányokat, amelyek azt mérték volna, hogy az influenza evolúciója milyen mértékben csökkentette a semlegesítést az emberi szérumban. Számos tanulmány azonban tesztelte az influenza antigén-evolúcióját hemagglutináció-gátlás alkalmazásával egyetlen vírustörzzsel fertőzött görények szérumában. Az a sebesség, amellyel a 229E-t az emberi szérum semlegesíti, többszörösen lassabb, mint az A/H3N2 influenzavírusok görényszérum általi semlegesítésének sebessége, de összehasonlítható az influenza b vírusok kiszabadulásának sebességével. Az egyetlen influenzavírustörzzsel fertőzött görényszérum azonban hajlamos kevesebb törzset felismerni, mint a többszörösen több törzzsel fertőzött emberi szérum. Így a görényszérum HAI túlbecsülheti az influenza evolúciójának eróziójának sebességét az emberi szérum tényleges neutralizálása során. Ebben a tekintetben további munkára van szükség e vírusok antigénevolúciójának pozitív összehasonlításához.

A nagy kérdés az, hogy munkánk mit jelent a SARS-CoV-2 lehetséges antigének evolúciójában. Bár nem lehet tudni, hogy a SARS-CoV-2 a 229E-hez hasonlóan fejlődik-e, az biztos, hogy a poliklonális emberek szérumneutralizációját befolyásoló mutációk már jelen vannak a SARS-CoV-2 vonalban, bár nagy arányban a lakosság még mindig naiv, ezért valószínűleg csekély immunstresszben van a vírussal szemben. De megfigyeléseink szerint még ha az emberi koronavírusok úgy fejlődnek is, hogy elkerüljék a semlegesítési immunitást, két tény reményt ad. Először is, a súlyos COVID{7}} megelőzéséhez szükséges immunitás szintje alacsonyabb lehet, valószínűleg azért, mert a betegség lassabb lefolyása esetén több ideje van az immunválasz kialakulásához, mint egy „gyorsabb” vírusnak, például az influenzának. Az optimista magyarázat az, hogy a betegség általában enyhe lehet, még akkor is, ha a vírus antigének fejlődnek, hogy lehetővé tegyék az újrafertőződést. Másodszor, a vezető SARS-CoV-2 vakcinák közül sok olyan új technológiákat használ, mint például az MRNa-alapú bejuttatás, amelyek könnyen frissíthetik a vakcinát, ha antigén evolúció történik. Ezért azt javasoljuk, hogy a SARS-CoV{12}} evolúcióját kövessék nyomon olyan antigénmutációk tekintetében, amelyek a vakcina rendszeres frissítésére utalhatnak.

Kattintson ide COVID{0}} immunitásának erősítéséhez

Semlegesítési vizsgálatok

A neutralizációs kísérletekben használt 293T sejteket APN-nel és TMPRSS2-vel transzfektáltuk, és a fent leírt vírustiternek megfelelően beoltottuk. A semlegesítési kísérleteket 20-24 órával azután végeztük, hogy a sejteket 96-lyuklemezekre oltottuk. Először a hővel inaktivált szérummintákat 1:10 arányban hígítottuk D10 tápközegben, majd egymás után háromszor a tc-bevonat 96-lyuk „beállító” lemezén, végül mindegyik mintát összesen hétszeresére hígítottuk. Minden szérummintát kétszer hígítottunk. Ezután mindegyik 229E tüske-pszeudotipizált lentivírust úgy hígítottuk, hogy a luciferáz értéke körülbelül 200,{14}} RLU/lyuk legyen. Ezután azonos mennyiségű vírust adtunk a vírus- és szérumtenyésztő lemezek minden egyes üregébe, amelyeket 37 °C-on és 5 százalékos CO2-tartalom mellett 1 órán át inkubáltunk, majd mindegyik vírusból és szérumból 100 ul-t átvittünk a 293T-APN-be. - Az előző napon beoltott TMPRSS2 sejtlemezek. A tenyészedényeket 37 °C-on és 5 százalékos CO2-on inkubáltuk körülbelül 50-52 órán át, és a luciferáz jelét a fent leírtak szerint olvastuk le a vírustiter meghatározásához.

Minden neutralizációs lemez tartalmaz egy listát a pozitív kontroll lyukakról, amelyek sejtekből és vírusokból állnak, amelyeket D10 tápközegben tenyésztettek, de szérumtól mentesek, valamint a vírusokat tartalmazó, de sejtektől mentes negatív kontrollokat (megerősítettük, hogy hasonló eredményeket kaptunk csak sejt negatív kontrollok). A negatív kontrollcsoport háttérértékeinek levonása után a fertőzőképességi pontszámot minden szérumhígításnál kiszámítottuk, mint a pozitív kontrollcsoport szignálpontszámát (az egyes sorban lévő két pozitív kontroll lyukon átlagolva). Ezután semleges görbéket használunk, hogy a 2-paraméter Hill-görbéit 1-ben és 0-ban rögzített alapvonalakkal illesszük. Vegye figyelembe, hogy az ezeken a görbéken közölt szérumkoncentrációk a szérummal 1 órán keresztül előinkubált vírus koncentrációi. Minden tesztet megismételtek, de néhány szerovírus-párnál további mérések is történtek, amikor újra lefuttattuk a kiválasztott szerovíruspárokat, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy az eredmények konzisztensek maradtak a vizsgálati napokon keresztül. A napi konzisztencia minden esetben jó volt, és a közölt értékek átlagos ic50 volt minden mérésnél. A Desert Cistanche poliszacharid csökkentheti az MDA-tartalmat az immunhiányos állatmodellek agyában, szívében és májában, növelheti a telomeráz aktivitást a szívben és az agyszövetben, a peritoneális makrofágok fagocitózis funkcióját, a limfociták proliferációs válaszát, a lép T-limfocitáiban az IL-2-tartalmat és kalciumion-koncentráció a csecsemőmirigy sejtekben. Ezek a mutatók azt mutatják, hogy a cisztanche poliszacharid fokozhatja az immunrendszer működését.

Hivatkozások

1. Addetia A, Crawford KHD, Dingens A, Zhu H, Roychoudhury P, Huang ML és mások. Semlegesítő antitestösszefüggésben állnak a SARS-CoV-2 elleni védelemmel az emberekben egy halászhajó-járvány soránMagas támadási arány. J Clin Microbiol. 2020; 58. https://doi.org/10.1128/JCM.{4}} PMID: 32826322

2. Lumley SF, O'Donnell D, Stoesser NE, Matthews PC, Howarth A, Hatch SB és mások. Antitest állapot ésA SARS-CoV-2 fertőzés előfordulása az egészségügyi dolgozók körében. N Engl J Med. 2021; 384: 533–540. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034545 PMID: 33369366

3. Polack FP, Thomas SJ, Kitchin N, Absalon J, Gurtman A, Lockhart S és mások. Biztonsága és hatékonysága aBNT162b2 mRNS Covid-19 vakcina. N Engl J Med. 2020;0: null. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577 PMID: 33301246

4. Alsoussi WB, Turner JS, Case JB, Zhao H, Schmitz AJ, Zhou JQ és mások. Erőteljesen semlegesítő antitestMegvédi az egereket a SARS-CoV-2 fertőzéstől. J Immunol. 2020; 205: 915–922. https://doi.org/10.4049/jimmunol.2000583 PMID: 32591393

5. McMahan K, Yu J, Mercado NB, Loos C, Tostanoski LH, Chandrashekar A és mások. A protec korrelációia SARS-CoV-2 ellen rhesus makákókban. Természet. 2020; 1–8. https://doi.org/10.1038/s41586-020-03041-6 PMID: 33276369

6. Walls AC, Park YJ, Tortorici MA, Wall A, McGuire AT, Veesler D. Szerkezet, funkció és antigenitása SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein. Sejt. 2020; 181: 281–292.e6. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.058 PMID: 32155444

7. Zost SJ, Gilchuk P, Case JB, Binshtein E, Chen RE, Nkolola JP és mások. Erőteljesen semlegesít és védSARS-CoV elleni tív humán antitestek-2. Természet. 2020; 584: 443–449. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2548-6 PMID: 32668443

8. Edridge AWD, Kaczorowska J, Hoste ACR, Bakker M, Klein M, Loens K és munkatársai. Szezonális koronavírusa védő immunitás rövid ideig tart. Nat Med. 2020; 26: 1691–1693. https://doi.org/10.1038/s41591-020-1083-1 PMID: 32929268

9. Hendley JO, Fishburne HB, Jack M. Gwaltney J. Coronavirus Infections in Working Adults. Am RevRespir Dis. 1972; 105, 805–811. https://doi.org/10.1164/arrd.1972.105.5.805 PMID: 5020629

10. Schmidt OW, Allan ID, Cooney MK, Foy HM, Fox JP. Emelkedik a humán koronavírus elleni antitestek titereOC43 és 229E a seattle-i családokban 1975 és 1979 között. Am J Epidemiol. 1986; 123: 862–868. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a114315 PMID: 3008551

11. Aldridge RW, Lewer D, Beale S, Johnson AM, Zambon M, Hayward AC és társai. Szezonalitás és immunitáslaboratóriumilag igazolt szezonális koronavírusokra (HCoV-NL63, HCoV-OC43 és HCoV-229E): eredményekaz Flu Watch kohorszvizsgálatból. Welcome Open Res. 2020; 5: 52. https://doi.org/10.12688/wellcomeopenres.15812.2 PMID: 33447664

12. Ibarrondo FJ, Fulcher JA, Goodman-Meza D, Elliott J, Hofmann C, Hausner MA és társai. Gyors bomlásaAnti-SARS-CoV-2 Antitestek enyhe Covid-fertőzésben szenvedőkben-19. N Engl J Med. 2020; 383: 1085–1087.https://doi.org/10.1056/NEJMc2025179 PMID: 32706954

13. Crawford KHD, Dingens AS, Eguia R, Wolf CR, Wilcox N, Logue JK és társai. A semlegesítő antitesttiterek a SARS-CoV-2 fertőzést követő hónapokban. J Infect Dis. 2020; 223: 197–205. https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa618 PMID: 33000143

14. Gaebler C, Wang Z, Lorenzi JCC, Muecksch F, Finkin S, Tokuyama M és mások. Az antitestek evolúciójaSARS-CoV-2 elleni immunitás. Természet. 2021. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03207-w PMID:33461210

15. Rodda LB, Netland J, Shehata L, Pruner KB, Morawski PA, Thouvenel CD és munkatársai. Funkcionális SARSA CoV-2-specifikus immunmemória enyhe COVID-19 után is fennmarad. Sejt. 2020 [idézve: 2020. december 8.]. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.11.029 PMID: 33296701

16. Wajnberg A, Amanat F, Firpo A, Altman DR, Bailey MJ, Mansour M és mások. Robusztus semlegesítő antitestA SARS-CoV-2 fertőzés hónapokig fennáll. Tudomány. 2020; 370: 1227–1230. https://doi.org/10.1126/science.abd7728 PMID: 33115920

17. RB kanapé, Kasel JA. Influenza elleni immunitás emberben. Annu Rev Microbiol. 1983; 37: 529–549. https://doi.org/10.1146/annurev.mi.37.100183.002525 PMID: 6357060