Идентификация и функциональная характеристика SARS-CoV-2-специфичных Т-лимфоцитов у перенесших COVID-19 пациентов в период до 16 месяцев от начала заболевания

При респираторных вирусных инфекциях, наряду с механизмами врожденного иммунитета, важную роль в защите организма играет адаптивная иммунная система. Эффективность ее клеточного звена имеет решающее значение для элиминации патогена. Т-клеточный ответ выявляется практически во всех случаях COVID-19 и является одним из ключевых факторов контроля SARS-CoV-2 в организме и устойчивости к инфекции, в том числе и повторной. Однако к настоящему моменту остаются неясными многие аспекты клеточного иммунного ответа к вирусу SARS-CoV-2 спустя год и более после перенесенной инфекции. Цель – изучить динамику лабораторных показателей постинфекционного клеточного иммунитета к SARS-CoV-2 в течение 16 месяцев от момента появления симптомов.

В исследование было включено 15 здоровых добровольцев и 87 пациентов, перенесших COVID-19. Переболевшие участники были разделены на 3 исследуемые группы в зависимости от времени, прошедшего с момента появления первых симптомов до момента взятия образцов крови для исследования (от 14 до 500 суток). Для всех образцов было выполнено определение количества S- и N-специфичных Т-лимфоцитов и профиль секретируемых цитокинов. Для обнаружения различных функциональных групп клеток был использован алгоритм автоматической кластеризации Phenograph.

Приблизительно 1 из 5 × 10³ мононуклеарных клеток периферической крови была специфична к S-белку SARS-CoV-2, и 1 из 10⁴ к N-белку. С первых недель инфекции количество специфичных CD8⁺ клеток у переболевших было достоверно выше, чем в группе не болевших участников. С увеличением постинфекционного периода количество специфичных CD4⁺ и CD8⁺ клеток постепенно снижается, но остается достоверно выше, чем в контрольной группе. Среди CD4⁺ клеток уменьшается доля IFNγ^-IL-2^-TNFα⁺ клеток и увеличивается доля IFNγ⁺IL-2^-TNFα^-. CD8⁺ лимфоциты в первые недели после начала заболевания представлены преимущественно IFNγ⁺IL-2^-TNFα^- клетками, а к концу наблюдаемого периода – IFNγ^-IL-2^-TNFα⁺. По результатам кластеризации было показано, что на ранних постинфекционных сроках вирус-специфичные Т-лимфоциты представлены популяциями IFNγ- и TNFα-продуцирующих CD4⁺ эффекторных клеток памяти, тогда как на поздних сроках значительную долю составляют TNFα-продуцирующие CD8⁺ TEMRA и IFNγ-продуцирующие CD8⁺Т-лимфоциты центральной памяти.

Т-клеточное звено адаптивного иммунитета играет важную роль в контроле и элиминации вирусных инфекций. В данной работе были продемонстрированы результаты, показывающие, что устойчивый клеточный иммунитет против SARS-CoV-2 присутствует у подавляющего большинства переболевших, начиная с первых недель и вплоть до 16 месяцев с момента появления первых симптомов COVID-19. Иммунная память к SARS-CoV-2 обеспечивается формированием Т-клеток центральной и эффекторной памяти, а полученные данные об их динамике за исследуемый период позволяют надеяться и на более продолжительную клеточную иммунную память к вирусу SARS-CoV-2.

1. Гудима Г.О., Хаитов Р.М., Кудлай Д.А., Хаитов М.Р. Молекулярно-иммунологические аспекты диагностики, профилактики и лечения коронавирусной инфекции // Иммунология, 2021. Т. 42, № 3. С. 198-210.

2. Закурская В.Я., Сизякина Л.П., Харитонова М.В., Шлык С.В. Динамика специфического гуморального ответа у пациентов, перенесших COVID-19 // Иммунология, 2022. Т. 43, № 1. С. 71-77. [

3. Никитин Ю.В., Александрова Е.В., Криворучко А.Б., Мешкова М.Е., Минаева Л.В., Жданов К.В., Артамонов А.А., Козлов К.В., Иванов А.М., Мальцев О.В., Иванов К.С., Ляшенко Ю.И., Масалов Е.Б. Взаимосвязь вирусной нагрузки и показателей клеточного звена иммунной системы у пациентов с COVID-19 различной степени тяжести // Медицинская иммунология, 2023. Т. 25, № 1. С. 167-180. [doi: 10.15789/1563-0625-IBV-2586.

4. Пащенков М.В., Хаитов М.Р. Иммунный ответ против эпидемических коронавирусов // Иммунология, 2020. Т. 41, № 1. С. 5-18.

5. Попов О.С., Сушенцева Н.Н., Полковникова И.А., Апалько С.В., Рудник А.Ю., Анисенкова А.Ю.,

6. Колесник С.В., Кудлай Д.А., Мосенко С.В., Щербак С.Г. Влияние специфического Т-клеточного и гуморального иммунного ответа к SARS-CoV-2 на выживаемость пациентов, впервые болеющих COVID-19 // Иммунология, 2023. Т. 44, № 1. С. 53-62.

7. Braun J., Loyal L., Frentsch M., Wendisch D., Georg P., Kurth F., Hippenstiel S., Dingeldey M., Kruse B., Fauchere F., Baysal E., Mangold M., Henze L., Lauster R., Mall M.A., Beyer K., Röhmel J., Voigt S., Schmitz J., Miltenyi S., Demuth I., Müller M.A., Hocke A., Witzenrath M., Suttorp N., Kern F., Reimer U., Wenschuh H., Drosten C., Corman V.M., Giesecke-Thiel C., Sander L.E., Thiel A. SARS-CoV-2-reactive T cells in healthy donors and patients with COVID-19. Nature, 2020, Vol. 587, no. 7833, pp. 270-274.

8. Cassaniti I., Percivalle E., Bergami F., Piralla A., Comolli G., Bruno R., Vecchia M., Sambo M., Colaneri M., Zuccaro V., Benazzo M., Robotti C., Calastri A., Maiorano E., Ferrari A., Cambiè G., Baldanti F. SARS-CoV-2 specific T-cell immunity in COVID-19 convalescent patients and unexposed controls measured by ex vivo ELISpot assay. Clin. Microbiol. Infect., 2021, Vol. 27, no. 7, pp. 1029-1034.

9. Channappanavar R., Fett C., Zhao J., Meyerholz D.K., Perlman S. Virus-specific memory CD8 T cells provide substantial protection from lethal severe acute respiratory syndrome coronavirus infection. J. Virol., 2014, Vol. 88, no. 19, pp. 11034-11044.

10. Chen Z., John Wherry E. T cell responses in patients with COVID-19. Nat. Rev. Immunol., 2020, Vol. 20, no. 9, pp. 529-536.

11. Cheung M., Campbell J.J., Whitby L., Thomas R.J., Braybrook J., Petzing J. Current trends in flow cytometry automated data analysis software. Cytometry Part A, 2021, Vol. 99, no. 10, pp. 1007-1021.

12. Cohen K.W., Linderman S.L., Moodie Z., Czartoski J., Lai L., Mantus G., Norwood C., Nyhoff L.E., Edara V.V., Floyd K., de Rosa S.C., Ahmed H., Whaley R., Patel S.N., Prigmore B., Lemos M.P., Davis C.W., Furth S., O’Keefe J.B., Gharpure M.P., Gunisetty S., Stephens K., Antia R., Zarnitsyna V.I., Stephens D.S., Edupuganti S., Rouphael N., Anderson E.J., Mehta A.K., Wrammert J., Suthar M.S., Ahmed R., McElrath M.J. Longitudinal analysis shows durable and broad immune memory after SARS-CoV-2 infection with persisting antibody responses and memory B and T cells. Cell Rep. Med., 2021, Vol. 2, no. 7, 100354. doi: 10.1016/j.xcrm.2021.100354.

13. Crotty S. T follicular helper cell biology: a decade of discovery and diseases. Immunity, 2019, Vol. 50, no. 5, pp. 1132-1148.

14. 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.

15. DiPiazza A.T., Graham B.S., Ruckwardt T.J. T cell immunity to SARS-CoV-2 following natural infection and vaccination. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2021, Vol. 538, pp. 211-217.

16. Grifoni A., Weiskopf D., Ramirez S.I., Mateus J., Dan J.M., Moderbacher C.R., Rawlings S.A., Sutherland A., Premkumar L., Jadi R.S., Marrama D., de Silva A.M., Frazier A., Carlin A.F., Greenbaum J.A., Peters B., Krammer F., Smith D.M., Crotty S., Sette A. Targets of T cell responses to SARS-CoV-2 coronavirus in humans with COVID-19 disease and unexposed individuals. Cell, 2020, Vol. 181, no. 7, pp. 1489-1501.

17. Hanna S.J., Codd A.S., Gea-Mallorqui E., Scourfield D.O., Richter F.C., Ladell K., Borsa M., Compeer E.B., Moon O.R., Galloway S.A.E., Dimonte S., Capitani L., Shepherd F.R., Wilson J.D., Uhl L.F.K.; Oxford-Cardiff COVID-19 Literature Consortium; Gallimore A.M., Milicic A. T cell phenotypes in COVID-19 – a living review. Oxford Open Immunol., 2021, Vol. 2, no. 1, iqaa007. doi: 10.1093/oxfimm/iqaa007.

18. Jordan S.C. Innate and adaptive immune responses to SARS-CoV-2 in humans: relevance to acquired immunity and vaccine responses. Clin. Exp. Immunol., 2021, Vol. 204, no. 3, pp. 310-320.

19. Jung J.H., Rha M.S., Sa M., Choi H.K., Jeon J.H., Seok H., Park D.W., Park S.H., Jeong H.W., Choi W.S., Shin E.C. SARS-CoV-2-specific T cell memory is sustained in COVID-19 convalescent patients for 10 months with successful development of stem cell-like memory T cells. Nat. Commun., 2021, Vol. 12, no. 1, 4043. doi: 10.1038/s41467-021-24377-1.

20. Khoury D.S., Wheatley A.K., Ramuta M.D., Reynaldi A., Cromer D., Subbarao K., O’Connor D.H., Kent S.J., Davenport M.P. Measuring immunity to SARS-CoV-2 infection: comparing assays and animal models. Nat. Rev. Immunol., 2020, Vol. 20, no. 12, pp. 727-738.

21. Lehmann A.A., Kirchenbaum G.A., Zhang T., Reche P.A., Lehmann P.V. Deconvoluting the T Cell response to SARS-CoV-2: specificity versus chance and cognate cross-reactivity. Front. Immunol., 2021, Vol. 12, 635942. doi: 10.3389/fimmu.2021.635942.

22. Mathew D., Giles J.R., Baxter A.E., Oldridge D.A., Greenplate A.R., Wu J.E., Alanio C., Kuri-Cervantes L., Pampena M.B., D’Andrea K., Manne S., Chen Z., Huang Y.J., Reilly J.P., Weisman A.R., Ittner C.A.G., Kuthuru O., Dougherty J., Nzingha K., Han N., Kim J., Pattekar A., Goodwin E.C., Anderson E.M., Weirick M.E., Gouma S., Arevalo C.P., Bolton M.J., Chen F., Lacey S.F., Ramage H., Cherry S., Hensley S.E., Apostolidis S.A., Huang A.C., Vella L.A.; UPenn COVID Processing Unit; Betts M.R., Meyer N.J., Wherry E.J. Deep immune profiling of COVID-19 patients reveals distinct immunotypes with therapeutic implications. Science, 2020, Vol. 369, no. 6508, eabc8511. doi: 10.1126/science.abc8511.

23. Meckiff B.J., Ramírez-Suástegui C., Fajardo V., Chee S.J., Kusnadi A., Simon H., Eschweiler S., Grifoni A., Pelosi E., Weiskopf D., Sette A., Ay F., Seumois G., Ottensmeier C.H., Vijayanand P. Imbalance of Regulatory and Cytotoxic SARS-CoV-2-Reactive CD4+ T Cells in COVID-19. Cell, 2020, Vol. 183, no. 5, pp. 1340-1353.

24. Peng Y., Mentzer A.J., Liu G., Yao X., Yin Z., Dong D., Dejnirattisai W., Rostron T., Supasa P., Liu C., López-Camacho C., Slon-Campos J., Zhao Y., Stuart D.I., Paesen G.C., Grimes J.M., Antson A.A., Bayfield O.W., Hawkins D.E.D.P., Ker D.S., Wang B., Turtle L., Subramaniam K., Thomson P., Zhang P., Dold C., Ratcliff J., Simmonds P., de Silva T., Sopp P., Wellington D., Rajapaksa U., Chen Y.L., Salio M., Napolitani G., Paes W., Borrow P., Kessler B.M., Fry J.W., Schwabe N.F., Semple M.G., Baillie J.K., Moore S.C., Openshaw P.J.M., Ansari M.A., Dunachie S., Barnes E., Frater J., Kerr G., Goulder P., Lockett T., Levin R., Zhang Y., Jing R., Ho L.P; Oxford Immunology Network Covid-19 Response T cell Consortium; ISARIC4C Investigators; Cornall R.J., Conlon C.P., Klenerman P., Screaton G.R., Mongkolsapaya J., McMichael A., Knight J.C., Ogg G., Dong T. Broad and strong memory CD4+ and CD8+ T cells induced by SARS-CoV-2 in UK convalescent individuals following COVID-19. Nat. Immunol., 2020, Vol. 21, no. 11, pp. 1336-1345.

25. Planas D., Veyer D., Baidaliuk A., Staropoli I., Guivel-Benhassine F., Rajah M.M., Planchais C., Porrot F., Robillard N., Puech J., Prot M., Gallais F., Gantner P., Velay A., Le Guen J., Kassis-Chikhani N., Edriss D., Belec L., Seve A., Courtellemont L., Péré H., Hocqueloux L., Fafi-Kremer S., Prazuck T., Mouquet H., Bruel T., Simon-Lorière E., Rey F.A., Schwartz O. Reduced sensitivity of SARS-CoV-2 variant Delta to antibody neutralization. Nature, 2021, Vol. 596, no. 7871, pp. 276-280.

26. 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., Ollmann Saphire E., 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.

27. Saeys Y., van Gassen S., Lambrecht B.N. Computational flow cytometry: helping to make sense of highdimensional immunology data. Nat. Rev. Immunol., 2016, Vol. 16, no. 7, pp. 449-462.

28. Sallusto F., Geginat J., Lanzavecchia A. Central memory and effector memory T cell subsets: function, generation, and maintenance. Annu. Rev. Immunol., 2004, Vol. 22, pp. 745-763.

29. Schulien I., Kemming J., Oberhardt V., Wild K., Seidel L.M., Killmer S., Sagar, Daul F., Salvat Lago M., Decker A., Luxenburger H., Binder B., Bettinger D., Sogukpinar O., Rieg S., Panning M., Huzly D., Schwemmle M., Kochs G., Waller C.F., Nieters A., Duerschmied D., Emmerich F., Mei H.E., Schulz A.R., Llewellyn-Lacey S., Price D.A., Boettler T., Bengsch B., Thimme R., Hofmann M., Neumann-Haefelin C. Characterization of preexisting and induced SARS-CoV-2-specific CD8+ T cells. Nat. Med., 2021, Vol. 27, no. 1, pp. 78-85.

30. Sekine T., Perez-Potti A., Rivera-Ballesteros O., Strålin K., Gorin J.B., Olsson A., Llewellyn-Lacey S., Kamal H., Bogdanovic G., Muschiol S., Wullimann D.J., Kammann T., Emgård J., Parrot T., Folkesson E.; Karolinska COVID-19 Study Group; Rooyackers O., Eriksson L.I., Henter J.I., Sönnerborg A., Allander T., Albert J., Nielsen M., Klingström J., Gredmark-Russ S., Björkström N.K., Sandberg J.K., Price D.A., Ljunggren H.G., Aleman S., Buggert M. Robust T cell immunity in convalescent individuals with asymptomatic or mild COVID-19. Cell, 2020, Vol. 183, no. 1, pp. 158-168.

31. Sibbertsen F., Glau L., Paul K., Mir T.S., Gersting S.W., Tolosa E., Dunay G.A. Phenotypic analysis of the pediatric immune response to SARS-CoV-2 by flow cytometry. Cytometry Part A, 2022, Vol. 101, no. 3, pp. 220-227.

32. Swadling L., Maini M.K. T cells in COVID-19-united in diversity. Nat. Immunol., 2020, Vol. 21, no. 11, pp. 1307-1308.

33. Tan A.T., Linster M., Tan C.W., Le Bert N., Chia W.N., Kunasegaran K., Zhuang Y., Tham C.Y.L., Chia A., Smith G.J.D., Young B., Kalimuddin S., Low J.G.H., Lye D., Wang L.F., Bertoletti A. Early induction of functional SARS-CoV-2-specific T cells associates with rapid viral clearance and mild disease in COVID-19 patients. Cell Rep., 2021, Vol. 34, no. 6, 108728. doi: 10.1016/j.celrep.2021.108728.

34. Wang M., Zhang L., Li Q., Wang B., Liang Z., Sun Y., Nie J., Wu J., Su X., Qu X., Li Y., Wang Y., Huang W. Reduced sensitivity of the SARS-CoV-2 Lambda variant to monoclonal antibodies and neutralizing antibodies induced by infection and vaccination. Emerg. Microbes Infect., 2022, Vol. 11, no. 1, pp. 18-29.