A szuboptimális antitestválaszok veszélyt jelenthetnek a COVID19-betegség során

Eredeti cikk dátuma: 2020. április 21.
Eredeti cikk címe: The potential danger of suboptimal antibody responses in COVID-19
Eredeti cikk szerzői: Akiko Iwasaki, Yexin Yang
Eredeti cikk elérhetősége: https://www.nature.com/articles/s41577-020-0321-6
Eredeti cikk státusza:
Fordító(k): dr. Szabó Edit
Lektor(ok): dr. Serly Julianna
Nyelvi lektor(ok): Kovács László
Szerkesztő(k): Lehoczki-Bárány Réka

Figyelem! Az oldalon megjelenő cikkek esetenként politikai jellegű megnyilvánulásokat is tartalmazhatnak. Ezek nem tekinthetők a fordítócsoport politikai állásfoglalásának, kizárólag az eredeti cikk írójának véleményét tükrözik. Fordítócsoportunk szigorúan politikamentes, a cikkekben esetlegesen fellelhető politikai tartalommal kapcsolatosan semmiféle felelősséget nem vállal, diskurzust, vitát, bizonyítást vagy cáfolatot nem tesz közzé.

Az oldalon található információk nem helyettesítik a szakemberrel történő személyes konzultációt és kivizsgálást, ezért kérjük, minden esetben forduljon szakorvoshoz!

A SARS-CoV-2 elleni hatékony terápiára és védőoltásra van szükség ahhoz, hogy enyhíthessük kijárási korlátozások által okozott növekvő gazdasági válságot. A védőoltások fejlesztése példátlan gyorsasággal zajlik, és már folyamatban vannak a klinikai vizsgálatok, azonban preklinikai kísérletekben nem elemezték a biztonságosságot és a hatásosságot. Ugyanakkor nem szabad figyelmen kívül hagyni a lehetséges védőoltások biztonságosságának értékelését sem.

A SARS-CoV-2 és a SARS-CoV 79,6%-os szekvenciaazonosságot mutat, ugyanazon a receptoron (ACE2) keresztül jutnak be a sejtbe, és hasonló akut légúti tünetegyüttest okoznak. Emiatt figyelembe kell venni a SARS-CoV elleni immunválasz vizsgálatából származó lényeges eredményeket a SARS-CoV-2 elleni védőoltások kidolgozásakor. Alapvető fontosságú, hogy bár az ellenanyagtitereket általában a védelemmel összefüggésben pozitív korrelációként értelmezik, ennek ellenére a magas antitesttiterek és a korai szerokonverzió pozitív korrelációját írták le a betegség súlyosságával kapcsolatban a SARS-ban szenvedő betegekben¹. Az antitestválasz minősége és mennyisége határozza meg a tényleges kimenetelt. A nagy affinitású antitestek a specifikus vírusepitópok felismerésével semlegesíthetők (1.a ábra). A neutralizáló ellenanyagokat in vitro azon képességük alapján határozzák meg, hogy blokkolni tudják-e a vírus bejutását, a membránfúzióját vagy a kijutását. In vivo a neutralizáló ellenanyagok további mediátorok nélkül működhetnek, bár az Fc-régió szükséges az influenzavírus semlegesítéséhez². A SARS-CoV esetében a vírus dokkolását a neutralizáló ellenanyagok blokkolják a gazdasejten található ACE2-n, például úgy, hogy ezek az ellenanyagok felismerik a tüskefehérje (S-protein) receptorkötő doménjét (RBD)³. Az S-protein által közvetített vírus-membránfúziót blokkolni lehet a heptád repeat 2 (HR2) domént célzó neutralizáló antitestekkel³. Ezenkívül a neutralizáló antitestek kölcsönhatásba léphetnek más immunkomponensekkel, ideértve a komplementrendszert, a fagocitákat és a természetes ölősejteket. Ezek az effektorválaszok a fagociták bevonásával elősegíthetik a kórokozó eliminálását, amely sejttípusról kimutatták, hogy javítja a SARS-CoV ellenanyag közvetítette eliminációját⁴. Ritka esetekben azonban a kórokozóra specifikus antitestek elősegíthetik a patológiás választ, ami az antitestfüggő felerősítésként (ADE) ismert jelenséget eredményezi.

Antitestfüggő felerősítés

Noha az ellenanyagok általában védő és előnyös hatásúak, az ADE jelenségét a dengue-vírus és más vírusok esetében is leírták már. A SARS-CoV-fertőzés során az ADE-t a különböző immunsejteken, köztük a monocitákon, makrofágokon és B-sejteken expresszált Fc-receptorok (FcR-ek) bevonása közvetíti^5,6. A már létező SARS-CoV-ra specifikus antitestek tehát elősegíthetik a vírus bejutását az FcR-t expresszáló sejtekbe (1.b ábra). Ez a folyamat független az ACE2 expressziójától, az endoszomális pH-tól és a proteázoktól, ami arra utal, hogy az ACE2 és az FcR által közvetített vírusbejutás egymástól különböző celluláris útvonalakat indít el⁶. Nincs bizonyíték arra, hogy az ADE elősegítené a SARS-CoV terjedését a fertőzött gazdaszervezetekben. Az is ismert, hogy az ADE miatt bekövetkező makrofágfertőzés nem eredményezi a vírus replikációját és ürítését⁷. Ehelyett a vírus-antitest immunkomplexek internalizálása elősegítheti a gyulladást és a szöveti sérülést, mivel az FcR-ek segítségével aktiválja a mieloidsejteket⁵. Az endoszómába ezen az útvonalon bejutott vírus valószínűleg hozzákapcsolódik az RNS-t érzékelő Toll-szerű receptorokhoz (TLR-ek), TLR3, TLR7 és TLR8 (1.c ábra). A SARS-CoV felvétele – a makrofágokban zajló ADE miatt – megnövekedett TNF és IL-6 termelést eredményezett⁵. A SARS-CoV-val fertőzött egerekben az ADE-t az antiinflammatorikus IL-10 és TGFβ citokinek szintjének csökkenésével, valamint a proinflammatorikus CCL2 és CCL3 kemokinek szintjének növekedésével hozták összefüggésbe⁸. Ezenkívül a nem humán főemlősök immunizálása módosított vaccinia Ankara (MVA) vírussal, amely a SARS-CoV teljes hosszúságú S-fehérjéjét kódolja, elősegíti az alveoláris makrofágok aktiválását, ami akut tüdőkárosodáshoz vezet⁹.

Védő vagy károsító hatású ellenanyagok

Több tényező határozza meg, hogy egy antitest semlegesíti-e a vírust, és védi-e a gazdaszervezetet, vagy ezzel ellentétesen ADE-t és akut gyulladást okoz. E tényezők közé tartozik az antitest specificitása, koncentrációja, affinitása és izotípusa is. A SARS-CoV S-fehérjéjét és a nukleokapszid(N)-proteint kódoló vírusvektor alapú védőoltások hasonló mértékben idézik elő az anti-S és az anti-N IgG-ellenanyagok termelődését immunizált egerekben. Azonban újrafertőzéskor az N-fehérjével immunizált egerek szignifikánsan felülszabályozott proinflammatorikus citokinszekréciót, megnövekedett neutrofiles és eozinofiles tüdőbeszűrődést és súlyosabb tüdőelváltozást mutatnak⁸. Az S-protein különböző epitópjait célzó antitestek eltérhetnek a neutralizációt vagy az ADE-t indukáló képességükben. Például az S-protein RBD- vagy HR2-doménjére reaktív antitestek jobb védő antitestválaszt indukálnak nem humán főemlősökben, viszont más S-protein-epitópokra specifikus antitestek az ADE-t indukálhatják¹⁰. In vitro adatok arra utalnak, hogy az FcR-eket expresszáló sejteknél az ADE akkor fordul elő, ha az ellenanyag alacsony koncentrációban van jelen, de magas koncentrációtartományban lecsökken az ADE kialakulásának kockázata. Ezzel együtt az ellenanyag-koncentráció növekedése elősegíti a SARS-CoV semlegesítést azáltal, hogy gátolja a vírus bejutását a gazdasejtekbe⁶. Más vírusok esetében a nagy affinitású antitestek, amelyek képesek blokkolni a receptor kötődését, általában nem indukálják az ADE-t. A neutralizáció „többszörös találatának” modelljében a vírusgátló hatás korrelál a virionhoz kapcsolódó antitestek számával, amelyet együttesen befolyásol az antitest koncentrációja és affinitása¹¹. A Nyugat-nílusi vírus (WNV) burokfehérjéjéhez (E) nagyobb affinitással kötődő monoklonális antitestek jobb védelmet indukáltak azokban az egerekben, amelyek letális dózisú WNV-t kaptak¹¹. Az antitest adott koncentrációja és egy specifikus domént célzó antitest esetében az antitest megkötődése a virionon az antitest és az antigén közötti kölcsönhatás erősségétől függ. Az ADE akkor fordul elő, amikor a sztöchiometria a neutralizációs küszöb alatt van, ezért a magasabb affinitású antitestek alacsonyabb koncentrációnál elérhetik ezt a küszöböt, és erősebb védelmet biztosíthatnak¹¹. Az antitest-izotípusok szabályozzák az effektor funkciójukat. Az IgM-et erősebb gyulladáskeltőnek tekintik, mivel hatékonyan aktiválja a komplementrendszert. Az IgG alosztályok különböző FcR-ek bevonásával irányítják az immunválaszokat. A legtöbb FcγR az ITAM-on keresztül indítja el a jelátviteli utat, ezzel ellentétben az FcγRIIb a citoplazmatikus végén egy ITIM-et tartalmaz, amely egy antiinflammatorikus választ közvetít. Az FcγRIIa és FcγRIIb ektópiás expressziója igen, viszont az FcyRII-é és az FcyRIIIa-é nem indukálta az ADE-t SARS-CoV fertőzésben⁶. Az FcγRIIa allélpolimorfizmusai a SARS patológiájával hozhatók összefüggésbe, és azoknál az egyéneknél, akiknél az FcγRIIa izoforma egyaránt kötődik az IgG1-hez és az IgG2-höz, súlyosabb betegség alakul ki, mint azoknál, akiknél az FcγRIIa csak az IgG2-höz kötődik¹².

1. ábra: A koronavírusra adott antitestválasz lehetséges kimenetelei

Védőoltással kapcsolatos megközelítések

Alapvetően fontos meghatározni, hogy mely védőoltások és adjuvánsok válthatják ki a SARS-CoV-2 elleni védő ellenanyagválaszokat. Korábbi vizsgálatokban kimutatták, hogy az egerek immunizálása inaktivált teljes SARS-CoV-val¹³, a rézuszmakákók immunizálása MVA-kódolt S-fehérjével⁹ és az egerek immunizálása teljes hosszúságú S-proteint kódoló DNS-oltással¹⁴ eltérő mértékű ADE-t vagy eozinofil-mediálta kóros immunológiai folyamatokat válthat ki az alacsony minőségű és mennyiségű antitesttermelés miatt. Ezen felül meg kell vizsgálnunk, hogy az oltás biztonságos és hatékony-e az idősebb gazdákban. Például a kétszeresen inaktivált SARS-CoV-vakcina nem idézett elő neutralizáló antitestválaszt idősebb egerekben¹³. Ezen túlmenően, bár egy alumínium-adjuvánst tartalmazó, kétszeres SARS-CoV-inaktivációval készített oltás magasabb antitesttitereket váltott ki idősebb egerekben, az IgG-alosztályt az IgG1 felé tolta el az IgG2 helyett, amely egy segítő T-sejt 2 (Th2) típusú immunválaszhoz társítva fokozta az eozinofíliát és a tüdőelváltozást¹³. Ezzel szemben az egerekkel végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy az alegység- vagy peptid-védőoltások, amelyek az S-fehérje RBD-jén belül a specifikus epitópok elleni antitestválaszra összpontosítanak, védő antitestválaszokat váltottak ki³. Ezen túlmenően az élő, legyengített SARS-CoV-oltás védő immunválaszt váltott ki idősebb egerekben¹⁵. A védőoltások beadási módja tovább befolyásolhatja a vakcina hatásosságát. Az intramuszkuláris úttal összehasonlítva a SARS-CoV RBD-t kódoló rekombináns adeno-asszociált vírusvakcina intranazális beadása szignifikánsan magasabb nyálkahártya IgA-titereket váltott ki, és csökkentette az elváltozásokat a tüdőben, amikor SARS-CoV-fertőzésnek tették ki³.

Záró megjegyzések

A preklinikai és klinikai vizsgálatok szakaszában jelenleg több vakcinajelöltet (ideértve a nukleinsav-, a vírusvektor- és az alegységvakcinákat) is vizsgálnak, mivel a világ minden tájáról származó kutatók és intézetek összefognak, hogy felgyorsítsák a SARS-CoV-2 elleni oltás kidolgozását. A COVID19-ben szenvedő betegek antitestválaszát vizsgáló, a közelmúltban megjelent tanulmányokban minden esetben magasabb anti-N IgM- és IgG-titerekről számoltak be tünetek megjelenése után a rosszabb kimenetelű betegség során¹⁶. Ezen túlmenően az anti-S és anti-N IgG és IgM magasabb titere korrelál a rosszabb klinikai adatokkal és az idősebb életkorral¹⁷, ami arra utal, hogy néhány betegnél az antitestek károsak lehetnek. Azonban az enyhe COVID19-ből gyógyuló betegek 70%-ánál mérhetőek voltak a neutralizáló antitestek, és ezek fennmaradtak a kórházi utánkövetés során is¹⁸. Ezért az ellenanyag gyógyulással, és nem a betegség súlyosbodásával korreláló tulajdonságainak tanulmányozása információval szolgálhat az ellenanyagok azon típusáról, amelyet az oltással kapcsolatos vizsgálatok során figyelemmel kell kísérni. Nem tudjuk biztosan, hogy az ADE-t teljes mértékben figyelembe kell-e venni a SARS-CoV-2 esetében felmerülő új védőoltások biztonságosságának értékelésében. A védőoltásos megközelítés mellett a monoklonális antitestek is felhasználhatók ennek a vírusnak a leküzdésére. A védőoltással indukált antitestekkel ellentétben a monoklonális ellenanyagokat molekuláris pontossággal lehet megtervezni. Biztonságos és hatékony neutralizáló antitestek állíthatók elő nagy mennyiségben, amelyek az elkövetkező hónapokban a világ minden tájára eljuttathatók.

Irodalomjegyzék

1. 1.Lee, N. et al. Anti-SARS-CoV IgG response in relation to disease severity of severe acute respiratory syndrome. J. Clin. Virol. 35, 179–184 (2006)
2. DiLillo, D. J. et al. Broadly neutralizing anti-influenza antibodies require Fc receptor engagement for in vivo protection. J. Clin. Invest.126, 605–610 (2016).
3. Du, L. et al. The spike protein of SARS-CoV — a target for vaccine and therapeutic development. Nat. Rev. Microbiol. 7, 226–236 (2009).
4. Yasui, F. et al. Phagocytic cells contribute to the antibody-mediated elimination of pulmonary-infected SARS coronavirus. Virology 454, 157–168 (2014).
5. Wang, S. F. et al. Antibody-dependent SARS coronavirus infection is mediated by antibodies against spike proteins. Biochem. Biophys. Res. Commun. 451, 208–214 (2014).
6. Jaume, M. et al. Anti-severe acute respiratory syndrome coronavirus spike antibodies trigger infection of human immune cells via a pH- and cysteine protease-independent FcγR pathway. J. Virol. 85, 10582–10597 (2011).
7. Yip, M. S. et al. Antibody-dependent enhancement of SARS coronavirus infection and its role in the pathogenesis of SARS. Hong Kong Med. J. 22, 25–31 (2016).
8. Yasui, F. et al. Prior immunization with severe acute respiratory syndrome (SARS)-associated coronavirus (SARS-CoV) nucleocapsid protein causes severe pneumonia in mice infected with SARS-CoV. J. Immunol. 181, 6337–6348 (2008)
9. Liu, L. et al. Anti-spike IgG causes severe acute lung injury by skewing macrophage responses during acute SARS-CoV infection. JCI Insight 4, e123158 (2019).
10. Wang, Q. et al. Immunodominant SARS coronavirus epitopes in humans elicited both enhancing and neutralizing effects on infection in non-human primates. ACS Infect. Dis. 2, 361–376 (2016).
11. Pierson, T. C. et al. Structural insights into the mechanisms of antibody-mediated neutralization of flavivirus infection: implications for vaccine development. Cell Host Microbe 4, 229–238 (2008).
12. Yuan, F. F. et al. Influence of FcγRIIA and MBL polymorphisms on severe acute respiratory syndrome. Tissue Antigens 66, 291–296 (2005).
13. Bolles, M. et al. A double-inactivated severe acute respiratory syndrome coronavirus vaccine provides incomplete protection in mice and induces increased eosinophilic proinflammatory pulmonary response upon challenge. J. Virol. 85, 12201–12215 (2011).
14. Yang, Z.-y. et al. Evasion of antibody neutralization in emerging severe acute respiratory syndrome coronaviruses. Proc. Natl Acad. Sci. USA 102, 797 (2005).
15. Graham, R. L. et al. A live, impaired-fidelity coronavirus vaccine protects in an aged, immunocompromised mouse model of lethal disease. Nat. Med. 18, 1820–1826 (2012).
16. Tan, W. et al. Viral kinetics and antibody responses in patients with COVID-19. Preprint at medRxivhttps://doi.org/10.1101/2020.03.24.20042382 (2020).
17. Jiang, H.-w. et al. Global profiling of SARS-CoV-2 specific IgG/IgM responses of convalescents using a proteome microarray. Preprint at medRxiv https://doi.org/10.1101/2020.03.20.20039495 (2020).
18. 18.Wu, F. et al. Neutralizing antibody responses to SARS-CoV-2 in a COVID-19 recovered patient cohort and their implications. Preprint at medRxiv https://doi.org/10.1101/2020.03.30.20047365 (2020).

Tanulmány a mRNA1273 védőoltás biztonságosságáról itt.