Сравнительная характеристика клеточного иммунного ответа на SARS-CoV-2 при инфекции и вакцинации

Важной областью исследований является мониторинг параметров иммунного ответа на инфекцию SARS-CoV-2 и их анализ в сравнении с характеристиками вакцинно-опосредованной иммунной защиты с целью определения детерминант клеточного ответа. Цель работы – сравнить по ряду характеристик состояние клеточного иммунного ответа у пациентов, перенесших COVID-19, и у лиц, привитых препаратом пептидной вакцины. В исследовании приняли участие добровольцы, перенесшие COVID-19 различной степени тяжести (30 человек), а также лица, прошедшие полный курс вакцинации препаратом пептидной вакцины (27 человек). Для сравнения использовали кровь добровольцев, взятую перед вакцинацией. Иммунофенотипирование лейкоцитов проводили с помощью процедуры Lyse/No-Wash (BD Bioscience, США) и реагентов моноклональных антител Cyto-Stat (CD45-FITC, CD4-PE, CD8-ECD, CD3-PC5), CD45RA-PC7, CD45RO-РЕ (Beckman Coulter, США) и анализировали на проточном цитометре DakoCytomation (Дания). Определение внутриклеточного IFNγ (CD4⁺IFNγ⁺) проводили согласно стандартной методике. Продукцию цитокинов определяли с помощью наборов для выявления IFNγ, TNFα, IL-4, IL-8, IL-10 (АО «Вектор-Бест», Россия) на автоматическом иммуноферментном анализаторе LAZURIT (Dynex Technologies, США). По результатам исследования показано, что после вакцинации и перенесенной инфекции COVID-19 формируется клеточный иммунитет. Однако наиболее выраженный иммунный ответ регистрировали у переболевших COVID-19, при котором в более 60% случаев наблюдали увеличение количества CD4⁺Т-хелперов памяти (8,7 (0,5-12,1) % против 0,3 (0,1-0,5) % в группе сравнения, p < 0,05) и доли CD4⁺IFNγ⁺Т-лимфоцитов (4,2 (1,8-4,3) % против 0,4 (0-0,8) % в группе сравнения, p < 0,05), а также повышался функциональный резерв клеток по продукции цитокинов TNFα, IL-8, IL-10. У привитых пептидной вакциной добровольцев через месяц после вакцинации в общем пуле Т-лимфоцитов памяти преобладали, по-видимому, CD8⁺Т-клетки памяти (CD45⁺CD8⁺CD45RA^-СD45RО⁺). Общим для переболевших и вакцинированных лиц являлось значимое повышение (в среднем в 8,2 раза) CD4⁺IFNγ⁺ активированных клеток, а также значений КонА-индуцированной продукции IL-4 (3,3 (1,1-4,5) пг/мл и 2,8 (1,7-3,9) пг/мл соответственно против 1,3 (0,1-2,4) пг/мл в группе сравнения, p < 0,05). Полученные данные дополняют имеющиеся в литературе сведения относительно формирования реакций клеточного иммунного ответа на SARS-CoV-2, формирующегося в результате перенесенного заболевания или проведения мероприятий по специфической профилактике COVID-19. Дальнейший поиск клеточных коррелятов защиты от новой коронавирусной инфекции позволит пересмотреть текущую стратегию вакцинации и выработать оптимальный подход к профилактике COVID-19.

1. Временные методические рекомендации «Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19)”. Версия 11 (07.05.2021). 224 с.

2. Клюева С.Н., Бугоркова С.А., Гончарова А.Ю., Кравцов А.Л., Кудрявцева О.М., Санджиев Д.Н., Конушева С.В., Савченко С.П., Хасыкова Б.А., Агапов Б.Л., Щербакова С.А. Комплексный анализ корреляционных взаимосвязей между показателями гуморального и клеточного иммунитета у лиц, вакцинированных против чумы // Инфекция и иммунитет, 2019. Т. 9, № 1. С. 135-146. doi: 10.15789/2220-7619-2019-1-135-146.

3. Кравцов А.Л., Бугоркова С.А., Клюева С.Н., Гончарова А.Ю., Кожевников В.А., Чумачкова Е.А., Портенко С.А., Щербакова С.А. Оценка интенсивности дегрануляции и изменений фенотипа нейтрофилов по уровню экспрессии FcγRIIIb в крови больных COVID-19 и реконвалесцентов // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии, 2022. Т. 99, № 2. С. 172-184.

4. Намазова-Баранова Л.С., Федосеенко М.В., Шахтахтинская Ф.Ч., Калюжная Т.А., Солошенко М.А., Толстова С.В., Сельвян А.М., Привалова Т.Е., Тимошкова С.Д., Мельникова А.А., Горелов А.В., Плоскирева А.А., Мустафина И.З., Мелехина Е.В., Усенко Д.В., Понежева Ж.Б., Омарова Х.Г. Эффективность и безопасность иммунизации пептидной вакциной для профилактики инфекции, вызванной SARS-CoV-2: проспективное исследование среди медицинских работников // Вопросы современной педиатрии, 2022, Т. 21, № 2. С. 83-94.

5. Сизякина Л.П., Андреева И.И., Харитонова М.В., Зайцева Н.С., Любимов Д.С., Закурская В.Я., Тотолян Арег А. Механизмы формирования гибридного иммунитета у лиц, переболевших COVID-19 и вакцинированных пептидными антигенами SARS-CoV-2 // Медицинская иммунология, 2022. Т. 24, № 3. С. 629-640. doi: 10.15789/1563-0625-MOF-2490.

6. Barouch, D.H., Stephenson K.E., Sadoff J., Yu J., Chang A., Gebre M., McMahan K., Liu J., Chandrashekar A., Patel S., Gars M.L., de Groot A.M., Heerwegh D., Struyf F., Douoguih M., van Hoof J., Schuitemaker H. Durable humoral and cellular immune responses 8 months after Ad26.COV2.S Vaccination. N. Engl. J. Med., 2021, Vol. 385, no. 10, pp. 951-953.

7. Dan J.M., Mateus J., Kato Y., Hastie K.M., Yu E.D., Faliti C.E., Grifoni A., Ramirez S.I., Haupt S., Frazier A., Nakao C., Rayaprolu V., Rawlings S.A., Peters B., Krammer F., Simon V., Saphire E.O., Smith D.M., Weiskopf D., Sette A., Crotty S. Immunological memory to SARS-CoV-2 assessed for up to 8 months after infection. Science, 2021, Vol. 371, no. 6529, eabf4063. doi: 10.1126/science.abf4063.

8. Frenck R.W., Klein N.P., Kitchin N., Gurtman A., Absalon J., Lockhart S., Perez J.L., Walter E.B., Senders S., Bailey R., Swanson K.A., Ma H., Xu X., Koury K., Kalina W.V., Cooper D., Jennings T., Brandon D.M., Thomas S.J., Türeci Ö., Tresnan D.B., Mather S., Dormitzer P.R., Şahin U., Jansen K.U., Grube W.C. Safety, immunogenicity, and efficacy of the BNT162b2 Covid-19 vaccine in adolescents. N. Engl. J. Med., 2021, Vol. 385, no. 3, pp. 239-250.

9. Gilbert P.B., Montefiori D.C., McDermott A., Fong Y., Benkeser D., Deng W., Zhou H., Houchens C.R., Martins K., Jayashankar L., Castellino F., Flach B., Lin B.C., O’Connell S., McDanal C., Eaton A., Sarzotti-Kelsoe M., Lu Y., Yu C., Borate B., van der Laan L.W.P., Hejazi N., Huynh C., Miller J., Sahly H.M.E., Baden L.R., Baron M., De la Cruz L., Gay C., Kalams S., Kelley C.F., Kutner M., Andrasik M.P., Kublin J.G., Corey L., Neuzil K.M., Carpp L.N., Pajon R., Follmann D., Donis R.O., Koup R.A. Immune correlates analysis of the mRNA-1273 COVID-19 vaccine efficacy trial. Science, 2022, Vol. 375, no. 6576, pp. 43-50.

10. Guerrera G., Picozza M., D’Orso S., Placido R., Pirronello M., Verdiani A., Termine A., Fabrizio C., Giannessi F., Sambucci M., Balice M.P., Caltagirone C., Salvia A., Rossini A., Battistini L., Borsellino G. BNT162b2 vaccination induces durable SARS-CoV-2-specific T cells with a stem cell memory phenotype. Sci. Immunol., 2021, Vol. 6, no. 66, eabl5344. doi: 10.1126/sciimmunol.abl5344.

11. Heitmann J.S., Bilich T., Tandler C., Nelde A., Maringer Y., Marconato M., Reusch J., Jäger S., Denk M., Richter M., Anton L., Weber L.M., Roerden M., Bauer J., Rieth J., Wacker M., Hörber S., Peter A., Meisner C., Fischer I., Löffler M.W., Karbach J., Jäger E., Klein R., Rammensee H.-G., Salih H.R., Walz J.S. A COVID-19 peptide vaccine for the induction of SARS-CoV-2 T cell immunity. Nature, 2022, Vol. 601, pp. 617-622.

12. Ivanova E.N., Devlin J.C., Buus T.B., Koide A., Cornelius A., Samanovic M.I., Herrera A., Mimitou E.P., Zhang C., Desvignes L., Odum N., Smibert P., Ulrich R., Mulligan M.J., Koide S., Ruggles K.V., Herati R.S., Koralov S.B. Discrete Immune Response Signature to SARS-CoV-2 mRNA Vaccination Versus Infection. medRxiv, 2021. doi:10.1101/2021.04.20.21255677.

13. Kami´nska D., Deborska-Materkowska D., Ko´scielska-Kasprzak K., Mazanowska O., Remiorz A., Pozna´nski P., Durlik M., Krajewska M. Immunity after COVID-19 recovery and vaccination: similarities and differences. Vaccines, 2022, Vol. 10, 1068. doi: 10.3390/vaccines10071068.

14. McMahan, K., Yu J., Mercado N.B., Loos C., Tostanoski L.H., Chandrashekar A., Liu J., Peter L., Atyeo C., Zhu A., Bondzie E.A., Dagotto G., Gebre M.S., Jacob-Dolan C., Li Z., Nampanya F., Patel S., Pessaint L., van Ry A., Blade K., Yalley-Ogunro J., Cabus M., Brown R., Cook A., Teow E., Andersen H., Lewis M.G., Lauffenburger D.A., Alter G., Barouch D.H. Correlates of protection against SARS-CoV-2 in rhesus macaques. Nature, 2021, Vol. 590, no. 7847, pp. 630-634.

15. Moss P. The T cell immune response against SARS-CoV-2. Nat. Immunol., 2022. Vol. 23, pp. 186-193.

16. Mudd P.A., Minervina A.A., Pogorelyy M.V., Turner J.S., Kim W., Kalaidina E., Petersen J., Schmitz A.J., Lei T., Haile A., Kirk A.M., Mettelman R.C., Crawford J.C., Nguyen T.H.O., Rowntree L.C., Rosati E., Richards K.A., Sant A.J., Klebert M.K., Suessen T., Middleton W.D., Wolf J., Teefey S.A., O’Halloran J.A., Presti R.M., Kedzierska K., Rossjohn J., Thomas P.G., Ellebedy A.H. SARS-CoV-2 mRNA vaccination elicits a robust and persistent T follicular helper cell response in humans. Cell, 2022, Vol. 185, no. 4, pp. 603-613.e15.

17. Neidleman J., Luo X., Frouard J., Xie G., Gill G., Stein E.S., McGregor M., Ma T., George A.F., Kosters A., Greene W.C., Vasquez J., Ghosn E., Lee S., Roan N.R. SARS-CoV-2-specific T cells exhibit phenotypic features of helper function, lack of terminal differentiation, and high proliferation potential. Cell Rep. Med., 2020, Vol. 1, no. 6, 100081. doi: 10.1016/j.xcrm.2020.100081.

18. Qi F., Cao Y., Zhang S., Zhang Z. Single-cell analysis of the adaptive immune response to SARS-CoV-2 infection and vaccination. Front. Immunol., 2022, Vol. 13, 964976. doi: 10.3389/fimmu.2022.964976.

19. Reinscheid M., Luxenburger H., Karl V., Graeser A., Giese S., Ciminski K., Reeg D.B., Oberhardt V., Roehlen N., Lang-Meli J., Heim K., Gross N., Baum C., Rieg S., Speer C., Emmerich F., Breisinger S., Steinmann D., Bengsch B., Boettler T., Kochs G., Schwemmle M., Thimme R., Neumann-Haefelin C., Hofmann M. COVID-19 mRNA booster vaccine induces transient CD8+ T effector cell responses while conserving the memory pool for subsequent reactivation. Nat. Commun., 2022, Vol. 13, 4631. doi: 10.1038/s41467-022-32324-x.

20. Rydyznski Moderbacher C., Ramirez S.I., Dan J.M., Grifoni A., Hastie K.M., Weiskopf D., Belanger S., Abbott R.K., Kim C., Choi J., Kato Y., Crotty E.G., Kim C., Rawlings S.A., Mateus J., Tse L.P.V., Frazier A., Baric R., Peters B., Greenbaum J., Saphire E.O., Smith D.M., Sette A., Crotty S. Antigen-specific adaptive immunity to SARS-CoV-2 in acute COVID-19 and associations with age and disease severity. Cell, 2020, Vol. 183, no. 4, pp. 996-1012. e19.

21. Statement on the fourteenth meeting of the International Health Regulations (2005) Emergency Committee regarding the coronavirus disease (COVID-19) pandemic [Electronic resource]: WHO. Available at: http://www.who.int (Date of the application February 21, 2023).

22. Thomas S.J., Moreira E.D. Jr, Kitchin N., Absalon J., Gurtman A., Lockhart S., Perez J.L., Pérez M.G., Polack F.P., Zerbini C., Bailey R., Swanson K.A., Xu X., Roychoudhury S., Koury K., Bouguermouh S., Kalina W.V., Cooper D., Frenck R.W. Jr, Hammitt L.L., Türeci Ö., Nell H., Schaefer A., Ünal S., Yang Q., Liberator P., Tresnan D.B., Mather S., Dormitzer P.R., Şahin U., Gruber W.C., Jansen K.U.; C4591001 Clinical Trial Group. Safety and efficacy of the BNT162b2 mRNA Covid-19 vaccine through 6 Months. N. Engl. J. Med., 2021, Vol. 385, no. 19, pр.1761-1773.

23. Wang Z., Schmidt F., Weisblum Y., Muecksch F., Barnes C.O., Finkin S., Schaefer-Babajew D., Cipolla M., Gaebler C., Lieberman J.A., Oliveira T.Y., Yang Z., Abernathy M.E., Huey-Tubman K.E., Hurley A., Turroja M., West K.A., Gordon K., Millard K.G., Ramos V., Da Silva J., Xu J., Colbert R.A., Patel R., Dizon J., Unson-O’Brien C., Shimeliovich I., Gazumyan A., Caskey M., Bjorkman P.J., Casellas R., Hatziioannou T., Bieniasz P.D., Nussenzweig M.C. mRNA vaccine-elicited antibodies to SARS-CoV-2 and circulating variants. Nature, 2021, Vol. 592, no. 7855, pр. 616-622.

24. Weekly epidemiological update on COVID-19 – 15 February 2023 [Electronic resource]: WHO. Available at: https://www.who.int/publications/m/item/weekly-epidemiological-update-on-covid-1 (Date of the application February 21, 2023).

25. Yang L-T., Peng H., Zhua Z.-L., Li G., Huang Z.-T., Zhao Z-X., Koup R.A., Bailer R.T., Wu C.-Y. Long-lived effector/central memory T-cell responses to severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) S antigen in recovered SARS patients. Clin. Immunol., 2006, Vol. 120, pp. 171-178.