Определение Т-клеточного иммунного ответа к коронавирусу SARS-CoV-2, основанного на индукции выработки γ-интерферона специфическими Т-лимфоцитами периферической крови при их стимуляции вирусным антигеном

Целью данной работы было исследование способности Т-клеток, иммунных к SARS-CoV-2 людей, продуцировать IFNγ, являющийся одним из маркеров Т-клеточного иммунитета, в ответ на стимуляцию пептидным пулом в цельной крови.

Исследовали образцы цельной крови 80 добровольцев с известным анамнезом, полученные в 2021 году и 258 добровольцев, полученные в сентябре – октябре 2022 года. В данном исследовании использовали 2 метода – 1) твердофазный иммуноферментный анализ для определения антител класса G к RBD SARS-CoV-2; 2) IGRA-тест, для определения IFNγ, вырабатываемого антиген-специфическими лимфоцитами в ответ на их стимуляцию вирусным антигеном.

Параметры IGRA-теста были оптимизированы на выборке из 80 образцов добровольцев. Было определено пороговое значение уровня IFNγ (4,85 пг/мл), диагностическая специфичность – 100% (80,6-100%); диагностическая чувствительность – 92,19% (83-96,62%), ДИ 95%.

Затем было проведено исследование выборки из 258 добровольцев, у 28,7% которых по результатам IGRA-теста превышения порогового уровня IFNγ после стимуляции выявлено не было, при этом у всех добровольцев были обнаружены антитела класса G к RBB SARS-CoV-2. Корреляции между уровнем антител и уровнем интерферонового ответа во всей группе выявлено не было. При сравнении уровней антител IgG и амплитуды превышение уровня IFNγ над базовым уровнем у групп выборки, отличающихся временем последней вакцинации медианные значения параметров были незначительно выше для части выборки, прошедшей ревакцинацию за 1-2 месяца до проведения исследования, при этом достоверная разницы между двумя выборками была выявлена только при оценке IFNγ, пг/мл (критерий Манна–Уитни, р = 0,0321).

По результатам исследования можно предположить, что все пациенты выборки, прошедшие вакцинацию и перенесшие инфекцию COVID-19, имели гуморальный иммунитет, но примерно у трети из них отсутствовал клеточный иммунитет к SARS-CoV-2. Корреляции между уровнем антител и уровнем интерферонового ответа выявлено не было (критерий Спирмена). Показано, что ревакцинация в предшествующие 1-2 месяца способствовала увеличению амплитуды интерферонового ответа.

1. Bange, E.M.; Han, N.A.; Wileyto, P.; Kim, J.Y.; Gouma, S.; Robinson, J.; Greenplate, A.R.; Hwee, M.A.; Porterfield, F.; Owoyemi, O.; Naik, K.; Zheng, C.; Galantino, M.; Weisman, A.R.; et al. CD8+ T cells contribute to survival in patients with COVID-19 and hematologic cancer. Nature medicine, 27, 7 (2021), 1280-1289.

2. Bayart, J.L.; Douxfils, J.; Gillot, C.; David, C.; Mullier, F.; Elsen, M.; Eucher, C.; Eeckhoudt, S. Van; Roy, T.; Gerin, V.; Wieers, G.; Laurent, C.; Closset, M.; Dogné, J.M.; et al. Waning of IgG, Total and Neutralizing Antibodies 6 Months Post-Vaccination with BNT162b2 in Healthcare Workers. Vaccines, 9, 10 (2021).

3. Le Bert, N.; Clapham, H.E.; Tan, A.T.; Chia, W.N.; Tham, C.Y.L.; Lim, J.M.; Kunasegaran, K.; Tan, L.W.L.; Dutertre, C.A.; Shankar, N.; Lim, J.M.E.; Sun, L.J.; Zahari, M.; Tun, Z.M.; et al. Highly functional virus-specific cellular immune response in asymptomatic SARS-CoV-2 infection. The Journal of experimental medicine, 218, 5 (2021).

4. Le Bert, N.; Tan, A.T.; Kunasegaran, K.; Tham, C.Y.L.; Hafezi, M.; Chia, A.; Chng, M.H.Y.; Lin, M.; Tan, N.; Linster, M.; Chia, W.N.; Chen, M.I.C.; Wang, L.F.; Ooi, E.E.; et al. SARS-CoV-2-specific T cell immunity in cases of COVID-19 and SARS, and uninfected controls. Nature, 584, 7821 (2020), 457-462.

5. Bilich, T.; Nelde, A.; Heitmann, J.S.; Maringer, Y.; Roerden, M.; Bauer, J.; Rieth, J.; Wacker, M.; Peter, A.; Horber, S.; Rachfalski, D.; Marklin, M.; Stevanovic, S.; Rammensee, H.G.; et al. T cell and antibody kinetics delineate SARS-CoV-2 peptides mediating long-term immune responses in COVID-19 convalescent individuals. Science translational medicine, 13, 590 (2021).

6. 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.; et al. Immunological memory to SARS-CoV-2 assessed for up to 8 months after infection. Science (New York, N.Y.), 371, 6529 (2021).

7. Goletti, D.; Vincenti, D.; Carrara, S.; Butera, O.; Bizzoni, F.; Bernardini, G.; Amicosante, M.; and Girardi, E. Selected RD1 peptides for active tuberculosis diagnosis: comparison of a gamma interferon whole-blood enzyme-linked immunosorbent assay and an enzyme-linked immunospot assay. Clinical and diagnostic laboratory immunology, 12, 11 (2005), 1311-1316.

8. Hasenkrug, K.J.; Feldmann, F.; Myers, L.; Santiago, M.L.; Guo, K.; Barrett, B.S.; Mickens, K.L.; Carmody, A.; Okumura, A.; Rao, D.; Collins, M.M.; Messer, R.J.; Lovaglio, J.; Shaia, C.; et al. Recovery from Acute SARS-CoV-2 Infection and Development of Anamnestic Immune Responses in T Cell-Depleted Rhesus Macaques. mBio, 12, 4 (2021).

9. Kalimuddin, S.; Tham, C.Y.L.; Qui, M.; de Alwis, R.; Sim, J.X.Y.; Lim, J.M.E.; Tan, H.C.; Syenina, A.; Zhang, S.L.; Le Bert, N.; Tan, A.T.; Leong, Y.S.; Yee, J.X.; Ong, E.Z.; et al. Early T cell and binding antibody responses are associated with COVID-19 RNA vaccine efficacy onset. Med (New York, N.Y.), 2, 6 (2021), 682-688.e4.

10. Khoury, D.S.; Cromer, D.; Reynaldi, A.; Schlub, T.E.; Wheatley, A.K.; Juno, J.A.; Subbarao, K.; Kent, S.J.; Triccas, J.A.; and Davenport, M.P. Neutralizing antibody levels are highly predictive of immune protection from symptomatic SARS-CoV-2 infection. Nature medicine, 27, 7 (2021), 1205-1211.

11. Lumley, S.F.; O’Donnell, D.; Stoesser, N.E.; Matthews, P.C.; Howarth, A.; Hatch, S.B.; Marsden, B.D.; Cox, S.; James, T.; Warren, F.; Peck, L.J.; Ritter, T.G.; de Toledo, Z.; Warren, L.; et al. Antibody Status and Incidence of SARS-CoV-2 Infection in Health Care Workers. The New England journal of medicine, 384, 6 (2021), 533-540.

12. Manuylov, V.; Burgasova, O.; Borisova, O.; Smetanina, S.; Vasina, D.; Grigoriev, I.; Kudryashova, A.; Semashko, M.; Cherepovich, B.; Kharchenko, O.; Kleymenov, D.; Mazunina, E.; Tkachuk, A.; and Gushchin, V. Avidity of IgG to SARS-CoV-2 RBD as a Prognostic Factor for the Severity of COVID-19 Reinfection. Viruses, 14, 3 (2022).

13. 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.; et al. Correlates of protection against SARS-CoV-2 in rhesus macaques. Nature, 590, 7847 (2021), 630-634.

14. Molodtsov, I.A.; Kegeles, E.; Mitin, A.N.; Mityaeva, O.; Musatova, O.E.; Panova, A.E.; Pashenkov, M. V.; Peshkova, I.O.; Almaqdad, A.; Asaad, W.; Budikhina, A.S.; Deryabin, A.S.; Dolzhikova, I. V.; Filimonova, I.N.; et al. SARS-CoV-2 specific T cells and antibodies in COVID-19 protection: a prospective study. medRxiv, (2021), 2021.08.19.21262278.

15. Murugesan, K.; Jagannathan, P.; Pham, T.D.; Pandey, S.; Bonilla, H.F.; Jacobson, K.; Parsonnet, J.; Andrews, J.R.; Weiskopf, D.; Sette, A.; Pinsky, B.A.; Singh, U.; and Banaei, N. Interferon-γ Release Assay for Accurate Detection of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 T-Cell Response. Clinical infectious diseases : an official publication of the Infectious Diseases Society of America, 73, 9 (2021), E3130-E3132.

16. Painter, M.M.; Mathew, D.; Goel, R.R.; Apostolidis, S.A.; Pattekar, A.; Kuthuru, O.; Baxter, A.E.; Herati, R.S.; Oldridge, D.A.; Gouma, S.; Hicks, P.; Dysinger, S.; Lundgreen, K.A.; Kuri-Cervantes, L.; et al. Rapid induction of antigen-specific CD4+ T cells is associated with coordinated humoral and cellular immunity to SARS-CoV-2 mRNA vaccination. Immunity, 54, 9 (2021), 2133-2142.e3.

17. Petrone, L.; Petruccioli, E.; Vanini, V.; Cuzzi, G.; Najafi Fard, S.; Alonzi, T.; Castilletti, C.; Palmieri, F.; Gualano, G.; Vittozzi, P.; Nicastri, E.; Lepore, L.; Antinori, A.; Vergori, A.; et al. A whole blood test to measure SARS-CoV-2-specific response in COVID-19 patients. Clinical microbiology and infection : the official publication of the European Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases, 27, 2 (2021), 286.e7-286.e13.

18. Rabaan, A.A.; Al-Ahmed, S.H.; Haque, S.; Sah, R.; Tiwari, R.; Singh Malik, Y.; Dhama, K.; Iqbal Yatoo, M.; Katterine Bonilla-Aldana, D.; and Rodriguez-Morales, A.J. SARS-CoV-2, SARS-CoV, and MERS-CoV: a comparative overview.

19. Rank, A.; Tzortzini, A.; Kling, E.; Schmid, C.; Claus, R.; Löll, E.; Burger, R.; Römmele, C.; Dhillon, C.; Müller, K.; Girl, P.; Hoffmann, R.; Grützner, S.; and Dennehy, K.M. One Year after Mild COVID-19: The Majority of Patients Maintain Specific Immunity, But One in Four Still Suffer from Long-Term Symptoms. Journal of Clinical Medicine, 10, 15 (2021), 3305.

20. Rodda, L.B.; Netland, J.; Shehata, L.; Pruner, K.B.; Morawski, P.A.; Thouvenel, C.D.; Takehara, K.K.; Eggenberger, J.; Hemann, E.A.; Waterman, H.R.; Fahning, M.L.; Chen, Y.; Hale, M.; Rathe, J.; et al. Functional SARS-CoV-2-Specific Immune Memory Persists after Mild COVID-19. Cell, 184, 1 (2021), 169-183.e17.

21. 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.; et al. Antigen-Specific Adaptive Immunity to SARS-CoV-2 in Acute COVID-19 and Associations with Age and Disease Severity. Cell, 183, 4 (2020), 996-1012.e19.

22. Scurr, M.J.; Lippiatt, G.; Capitani, L.; Bentley, K.; Lauder, S.N.; Smart, K.; Somerville, M.S.; Rees, T.; Stanton, R.J.; Gallimore, A.; Hindley, J.P.; and Godkin, A. Magnitude of venous or capillary blood-derived SARS-CoV-2-specific T cell response determines COVID-19 immunity. Nature Communications 2022 13:1, 13, 1 (2022), 1-9.

23. 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.; et al. Robust T Cell Immunity in Convalescent Individuals with Asymptomatic or Mild COVID-19. Cell, 183, 1 (2020), 158-168.e14.

24. Sheetikov, S.A.; Khmelevskaya, A.A.; Zornikova, K. V.; Zvyagin, I. V.; Shomuradova, A.S.; Serdyuk, Y. V.; Shakirova, N.T.; Peshkova, I.O.; Titov, A.; Romaniuk, D.S.; Shagina, I.A.; Chudakov, D.M.; Kiryukhin, D.O.; Shcherbakova, O. V.; et al. Clonal structure and the specificity of vaccine-induced T cell response to SARS-CoV-2 Spike protein. Frontiers in Immunology, 15, (2024), 1369436.

25. Sherina, N.; Piralla, A.; Du, L.; Wan, H.; Kumagai-Braesch, M.; Andréll, J.; Braesch-Andersen, S.; Cassaniti, I.; Percivalle, E.; Sarasini, A.; Bergami, F.; Di Martino, R.; Colaneri, M.; Vecchia, M.; et al. Persistence of SARS-CoV-2-specific B and T cell responses in convalescent COVID-19 patients 6-8 months after the infection. Med (New York, N.Y.), 2, 3 (2021), 281-295.e4.

26. 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.; et al. Early induction of functional SARS-CoV-2-specific T cells associates with rapid viral clearance and mild disease in COVID-19 patients. Cell reports, 34, 6 (2021).

27. Tarke, A.; Sidney, J.; Methot, N.; Yu, E.D.; Zhang, Y.; Dan, J.M.; Goodwin, B.; Rubiro, P.; Sutherland, A.; Wang, E.; Frazier, A.; Ramirez, S.I.; Rawlings, S.A.; Smith, D.M.; et al. Impact of SARS-CoV-2 variants on the total CD4+ and CD8+ T cell reactivity in infected or vaccinated individuals. Cell reports. Medicine, 2, 7 (2021).

28. Titov, A.; Shaykhutdinova, R.; Shcherbakova, O. V.; Serdyuk, Y. V.; Sheetikov, S.A.; Zornikova, K. V.; Maleeva, A. V.; Khmelevskaya, A.; Dianov, D. V.; Shakirova, N.T.; Malko, D.B.; Shkurnikov, M.; Nersisyan, S.; Tonevitsky, A.; et al. Immunogenic epitope panel for accurate detection of non-cross-reactive T cell response to SARS-CoV-2. JCI insight, 7, 9 (2022).

29. Wyllie, D.; Jones, H.E.; Mulchandani, R.; Trickey, A.; Taylor-Phillips, S.; Brooks, T.; Charlett, A.; Ades, A.; investigators, E.-H.; Moore, P.; Boyes, J.; Hormis, A.; Todd, N.; Reckless, I.; et al. SARS-CoV-2 responsive T cell numbers and anti-Spike IgG levels are both associated with protection from COVID-19: A prospective cohort study in keyworkers. medRxiv, (2021), 2020.11.02.20222778.

30. Zornikova, K. V.; Khmelevskaya, A.; Sheetikov, S.A.; Kiryukhin, D.O.; Shcherbakova, O. V.; Titov, A.; Zvyagin, I. V.; and Efimov, G.A. Clonal diversity predicts persistence of SARS-CoV-2 epitope-specific T-cell response. Communications Biology 2022 5:1, 5, 1 (2022), 1-11.

31. Zuo, J.; Dowell, A.C.; Pearce, H.; Verma, K.; Long, H.M.; Begum, J.; Aiano, F.; Amin-Chowdhury, Z.; Hallis, B.; Stapley, L.; Borrow, R.; Linley, E.; Ahmad, S.; Parker, B.; et al. Robust SARS-CoV-2-specific T cell immunity is maintained at 6 months following primary infection. Nature immunology, 22, 5 (2021), 620-626.