Search
מחקר חושף תגובות חיסוניות מוקדמות ל-SARS-CoV-2, ומציע תובנות לטיפולים עתידיים ב-COVID-19

מחקר חושף תגובות חיסוניות מוקדמות ל-SARS-CoV-2, ומציע תובנות לטיפולים עתידיים ב-COVID-19

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת טֶבַעקבוצת חוקרים ניתחה דינמיקה מוקדמת של תגובה תאית לתסמונת נשימתית חריפה נגיף קורונה 2 (SARS-CoV-2) אצל אנשים סרונ-נגטיביים תוך שימוש בפרופילים מולטי-אומיקים חד-תאיים, בזיהוי מצבי מפתח תאיים ותגובות חיסוניות הקשורות לתוצאות שונות של זיהום.

איור סיכום המדגיש את הממצא המרכזי מהמחקר. אלה כוללים; 1) הבדלים זמניים מובהקים בדינמיקה התאית הנצפית בין קבוצות הזיהום השונות; 2) מספר תגובות אנטי-ויראליות משומרות חדשות וביטוי בסיס גבוה יותר של HLA-DQA2 במשתתפים שנחשפו לנגיף אך לא המשיכו לפתח זיהום מתמשך; 3) מאפיינים חדשים של זיהום מתמשך, עם ממסר מהיר שנצפה בדם בהשוואה לאתר החיסון, תגובה דינמית מקומית של ריסים המתרחשת בשלב מוקדם של זיהומים (סימפטומים קדם) ו-SARS-CoV-2 מוגבל זמנית, מובחן. אוכלוסיית תאי T משופעלים ספציפית המובילה לזיכרון אימונולוגי; ו-4) זיהוי מוטיבים ציבוריים בתאי T מופעלים ספציפיים ל-SARS-CoV-2. בנוסף, העבודה שלנו מספקת כלים קהילתיים להסקת מוטיבים ספציפיים של TCR (Cell2TCR) בתאי T מופעלים, מסד נתונים מפורט זמין לציבור המבוסס על זיהוי של סמנים ביולוגיים עתידיים ומטרות אנטיגן (Ag) ליישומים טיפוליים. סכמטי נוצר עם BioRender.com. מחקר: אתגר SARS-CoV-2 האנושי חושף דינמיקה של תגובה מקומית ומערכתית.

רקע כללי

נגיף הקורונה 2019 (COVID-19), הנגרמת על ידי SARS-CoV-2, היא מחלה שעלולה להיות קטלנית שהפכה למצב חירום בריאותי עולמי חמור. תוצאות חמורות קשורות לתגובות אנטי-ויראליות וחיסוניות משובשות, כולל פגיעה בתגובות אינטרפרון מסוג I ושינוי בדינמיקה של תאי לימפוציטים מסוג T (T) ו-B לימפוציטים (B). זיהוי מדויק של תגובות חיסון הוא מאתגר בשל גורמים הטרוגניים כגון מינון ויראלי, זן ומאפיינים קליניים כמו מחלות נלוות. הבנת הדינמיקה של זיהום SARS-CoV-2, במיוחד שלבים מוקדמים של החשיפה, היא חיונית. מחקרים מפספסים לעתים קרובות את לכידת האירועים המוקדמים הללו בזיהומים טבעיים, מה שמקשה על זיהוי הפעלה והתרחבות של תאי T מגיבים לאנטיגנים. דרוש מחקר נוסף כדי לשרטט במדויק את דינמיקת התגובה החיסונית המוקדמת ל-SARS-CoV-2 כדי להבין טוב יותר ולהפחית תוצאות חמורות של COVID-19.

לגבי המחקר

16 מבוגרים בריאים בגילאי 18-30 שנים, סרונליטיביים ל-SARS-CoV-2, השתתפו במחקר אתגר SARS-CoV-2 אנושי לעיבוד וניתוח דגימות של RNA חד-תא (scRNA-seq). מחקר זה, שנערך על ידי כוח משימה ממשלתי, Imperial College London, Royal Free London NHS Foundation Trust, University College London ו-hVIVO, התקיים מיוני עד אוגוסט 2021. בנוסף, ל-20 מבוגרים בריאים מקבוצות קוהורטות עברו עיבוד דגימות דם ואף בתפזורת חומצה ריבונוקלאית (RNA)-seq, כאשר 10 מקבלים remdesivir מנע. המתנדבים נבדקו לאיתור נוגדנים נגד SARS-CoV-2 והוצאו מהכלל אם היו חיוביים. המחקר פעל לפי הנחיות אתיות, והסכמה מדעת התקבלה מכל המתנדבים.

א, המחשה של עיצוב המחקר והרכב הקבוצה.  b,c, ערימות קירוב והשלכה סעפת אחידה (UMAP) של כל תאי האף-לוע (n = 234,182), צבע מקודד לפי הערה רחבה של סוג התא (ב), לפי קבוצת הזיהום (c, למעלה) ולפי ימים מאז חיסון (ג, למטה).  רק תאים ממקרי זיהום מתמשך מוצגים ב-c, למטה.  Treg, תא T רגולטורי;  תא דנדריטי AS–DC, AXL+SIGLEC6+.  d,e, עלילות UMAP כמו ב-b ו-c, אך מציגות את כל ה-PBMCs (n = 371,892).  CTL, לימפוציט T ציטוטוקסי;  DN, שלילי כפול.  ו, קיפול שינויים בשפע של קטגוריות רחבות של תאים חיסוניים תושב האף-לוע.  שפע תאי החיסון הוגדל לכמות הכוללת של תאי אפיתל שזוהו בכל דגימה לפני חישוב השינויים בקפלים על פני ימים מאז החיסון בהשוואה לקדם זיהום (יום -1) על ידי התאמת GLMM על שפע מוגדל.  שינויי קיפול מותאמים מקודדים בצבע והשתמשנו בשיעור הסימנים האמיתיים המקומיים ובהליך Benjamini-Hochberg כדי לחשב שיעורי גילוי שגוי (FDRs), המוצגים כגודל כל נקודה.  הפרופורציות הממוצעות של סוג התא על כל התאים והדגימות מוצגות במפת החום הירוקה מימין לחלקת הנקודה כדי לסייע בפרשנות של שינויים בשפע מסוג התא.  האיור ב- נוצר באמצעות BioRender (https://www.biorender.com).אאיור של עיצוב המחקר והרכב הקוהורט. ב,גערימות קירוב והשלכה סעפת אחידה (UMAP) של כל תאי האף-לוע (n = 234,182), צבע מקודד על ידי הערת סוג התא הרחב שלהם (ב), לפי קבוצת ההדבקה (גלמעלה) ולפי ימים מאז החיסון (ג, למטה). רק תאים ממקרי זיהום מתמשך מוצגים ב ג, למטה. טreg, תא T רגולטורי; AS–DC, AXL+SIGLEC6+ תא דנדריטי. ד,העלילות UMAP כמו ב ב ו ג, אך מציג את כל ה-PBMCs (n = 371,892). CTL, לימפוציט T ציטוטוקסי; DN, שלילי כפול. ו, קיפול שינויים בשפע של קטגוריות רחבות מסוג תאים חיסוניים השוכנים באף הלוע. שפע תאי החיסון הוגדל לכמות הכוללת של תאי אפיתל שזוהו בכל דגימה לפני חישוב השינויים בקפלים על פני ימים מאז החיסון בהשוואה לקדם זיהום (יום -1) על ידי התאמת GLMM על שפע מוגדל. שינויי קיפול מותאמים מקודדים בצבע והשתמשנו בשיעור הסימנים האמיתיים המקומיים ובהליך Benjamini-Hochberg כדי לחשב שיעורי גילוי שגוי (FDRs), המוצגים כגודל כל נקודה. הפרופורציות הממוצעות של סוג התא על כל התאים והדגימות מוצגות במפת החום הירוקה מימין לחלקת הנקודה כדי לסייע בפרשנות של שינויים בשפע מסוג התא. איור ב א נוצר באמצעות BioRender (https://www.biorender.com).

משתתף 11, שהיה לו רמות נמוכות של נוגדנים לפני החיסון, סווג כבעל זיהום מופסק, מה שלא שינה את מסקנות המחקר. המשתתפים היו במעקב במשך שנה אחת לאחר החיסון, ללא תסמינים ארוכים של COVID בנקודת הזמן הסופית. התצפיות הפיזיולוגיות היו תקינות. לאחר השחרור, שני משתתפים דיווחו שקיבלו חיסון או זיהום בקהילה לפני המעקב ביום 28 שלהם. בדיקות ImmunoSpot (ELISpot) חשפו תגובות חיסוניות בדגימות עוקבות. המשתתפים חוסנו תוך-אף עם וירוס פרה-אלפא SARS-CoV-2 מסוג פראי, ודגימות אף וגרון נאספו כדי להעריך קינטיקה ויראלית. משטחי אף-לוע ותאים מונו-גרעיניים בדם היקפיים (PBMCs) עובדו עבור רצף של תאים בודדים כדי לנתח תגובות חיסוניות.

תוצאות המחקר

במחקר הנוכחי, 16 מבוגרים צעירים סרונ-נגטיביים חוסנו תוך-נאסית עם זן קדם-אלפא SARS-CoV-2 וירוס. סקר מקיף הוציא משתתפים עם גורמי סיכון למחלה חמורים או מחלות נלוות. המשתתפים קיבלו את מינון החיסון הנמוך ביותר שניתן לכימות, מה שלא הביא לתופעות לוואי חמורות ותסמינים נפתרו.

המחקר ניתח תגובות חיסוניות מקומיות ומערכתיות ברזולוציה של תא בודד. מדידות בסיס נלקחו לפני החיסון, ואחריהן ניתוח סדרות זמן של תגובות תאי בדם ובאף האף. שישה משתתפים פיתחו זיהומים מתמשכים, שהוגדרו על ידי איתור עומס ויראלי עוקב ותסמינים. לשלושה אנשים היו בדיקות ספורדיות של תגובת שרשרת פולימרית חיובית (PCR) וסווגו כזיהומים חולפים. שבעה משתתפים נותרו שליליים ל-PCR אך הראו תגובות חיסוניות מולדות מוקדמות, שנקראו זיהומים מופרעים. שיעור ההדבקה היה דומה לזה שבמשק בית סגור של אנשים לא מחוסנים.

רצף של רצף scRNA-seq ו-Single Cell Cell T (TCR) ורצף קולטן תאי B (BCR) בוצעו עד שבע נקודות זמן. אינדקס תאי של תעתיקים ואפיטופים על ידי רצף (CITE-seq) מכמתים 123 חלבוני פני השטח ב-PBMCs. נוצרו יותר מ-600,000 תעתיקים חד-תאיים, כולל 371,892 PBMCs ו-234,182 תאים אף-לועיים. מודלים חזויים וביטוי גנים של סמן בישרו 202 מצבי תאים, המאפשרים ניתוח תגובה מקומית ומערכתית מפורטת.

מודלים מעורבים ליניאריים כלליים (GLMMs) כימתו שינויים בשפע מסוג התא לאורך זמן. סוגי תאים חיסוניים חדרו לאתר החיסון לאחר חשיפה ל-SARS-CoV-2. זיהומים מתמשכים הראו הסתננות חיסונית החל מיום 5, בעוד שלזיהומים חולפים הייתה הסתננות מיידית ביום 1. זיהומים פסולים הראו שינויים מזעריים למעט חדירת תאי T Cluster of Differentiation מוקדם (CD)4+ ו-CD8+.

ניתוח ביטוי גנים גילה שגנים לתגובת אינטרפרון היו המודול הדומיננטי המושרה על ידי זיהום בזיהומים מתמשכים. איתות אינטרפרון הופעל בכל סוגי התאים הן בדם והן באף, והגיע לשיא מוקדם יותר בדם. תגובה מערכתית מהירה זו אומתה עם נתוני RNA-seq בכמות גדולה. חלוקה מחדש של תאי מיאלואיד בין מחזור הדם והרקמות נצפתה במהלך זיהום מוקדם. הפעלת תאי T Invariant T (MAIT) מזוהה בכל קבוצות הזיהום, מה שמצביע על חישה ויראלית מהירה. RNA ויראלי הגיע לשיא ביום 7, עם תאים ריסים מודבקים היפר-נגועים שזוהו כיצרני ויריון עיקריים.

תאים ריסים הראו תגובות דינמיות, כולל מצבים מעוררי שלב אקוטי ואינטרפרון. תאי T פעילים, שזוהו באמצעות צביעה מסוג פפטיד-Major Histocompatibility Complex (MHC) ו-scRNA-seq, התרחבו משמעותית ביום 10 לאחר החיסון, בדומה לתגובה חיסונית אדפטיבית ספציפית לאנטיגן.

מסקנות

המחקר חשף מצבי תגובה חיסונית מרובים הקודמים לתסמינים קליניים, כולל הפעלת תאי MAIT וירידה במונוציטים דלקתיים. תגובות אלו הופיעו גם כאשר חשיפה ל-SARS-CoV-2 לא הובילה ל-COVID-19, דבר המצביע על הפוטנציאל שלהן כסמנים ביולוגיים לתגובה חיסונית מיידית. בזיהומים מתמשכים, זוהו תגובה חדה של שלב חריף (APR) בתאים ריסים ומצב מובחן לתאי T מופעלים עם TCR ספציפיים ל-SARS-CoV-2. איתות אינטרפרון הופעל ברחבי העולם בתאי חיסון במחזור לפני אתר ההדבקה. ממצאים אלה מספקים תיאור מפורט בזמן של תגובות חיסוניות מוקדמות ל-SARS-CoV-2.

דילוג לתוכן