Differentiella effekter av den andra SARS-CoV-2 MRNA-vaccindosen på T-cellsimmunitet hos naiva och covid-19 återhämtade individer

Grafiskt abstrakt

Höjdpunkter

SARS-CoV-2 antigenspecifik CD4+ CD154+ Th1-celler utsöndrar IL-2 och IFN-g

T-cellsmedierad IL-2 och IFNg korrelerar med SARS-CoV-2 IgG humoral immunitet

Naiva försökspersoner når sin immunitetstopp efter den andra vaccindosen

Covid-19-tillfrisknade individer når sin immunitetstopp efter den första vaccindosen

cistanche tubulosa-förbättra immunförsvaret

Klicka här för att se produkter från Cistanche Enhance Immunity

【Be om mer】 E-post:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Författare

Daniel Lozano-Ojalvo, Carmen Camara, Eduardo Lopez-Granados, ..., Antonio Bertoletti, Ernesto Guccione, Jordi Ochando

Korrespondens

ernesto.guccione@mssm.edu (EG), jordi.ochando@mssm.edu (JO)

I korthet

Få SARS-CoV-2-vaccintillbehör påverkar vaccinationspolicyn i vissa länder. Lozano-Ojalvo et al. rapportera att försökspersoner med tidigare exponering för SARS-CoV-2 får kraftfulla immunsvar efter den första BNT162b2-vaccindosen, vilket tyder på enstaka vaccinationsregimer hos covid-19-återhämtade individer.

SAMMANFATTNING

Den snabba utvecklingen av mRNA-baserade vacciner mot det allvarliga akuta respiratoriska syndromet coronavirus-2 (SARS-CoV-2) ledde till utformningen av accelererade vaccinationsscheman som har varit extremt effektiva hos naiva individer. Medan en tvådosimmuniseringsregim med BNT162b2-vaccinet har visat sig ge en 95 % effekt hos naiva individer, har effekterna av den andra vaccindosen hos individer som tidigare har återhämtat sig från naturlig SARS-CoV-2-infektion inte undersökts i detalj. I den här studien karakteriserar vi SARS-CoV-2 spikspecifik humoral och cellulär immunitet hos naiva och tidigare infekterade individer under och efter två doser av BNT162b2-vaccination. Våra resultat visar att medan den andra dosen ökar både den humorala och cellulära immuniteten hos naiva individer, når covid{15}}återhämtade individer sin immunitetstopp efter den första dosen. Dessa resultat tyder på att en andra dos, enligt den nuvarande standardregimen för vaccination, kanske inte är nödvändig hos individer som tidigare infekterats med SARS-CoV-2.

cistanche tubulosa-förbättra immunförsvaret

INTRODUKTION

Vaccinet BNT162b2 mRNA coronavirus disease 2019 (COVID-19) godkändes för akutanvändning av US Food and Drug Administration (FDA) och European Medicines Agency (EMA) i december 2020 (Krammer, 2020). Vaccinationsstrategin för BNT162b2-vaccinet involverar en accelererad tvådosvaccinationsregim administrerad med 21 dagars mellanrum, vilket har visat sig inducera en spikspecifik humoral och cellulär immunitet associerad med en 95 % effekt hos naiva individer (Polack et al., 2020) ). Hos individer med tidigare exponering för SARS-CoV-2 har användbarheten av den andra dosen dock ifrågasatts. Medan robusta spikspecifika antikroppar och T-celler induceras av en endosvaccination hos SARS-CoV 2-seropositiva individer (Krammer et al., 2021; Prendecki et al., 2021), verkar den andra vaccinationsdosen inte ytterligare öka spikspecifik humoral respons hos covid-19 återhämtade individer (Samanovic et al., 2021). Effekterna av den andra dosen av mRNA-vaccin på det spikspecifika T-cellsvaret har precis börjat undersökas hos både naiva och SARS-CoV-2 förexponerade individer. Att förstå det spikspecifika T-cellssvaret är avgörande, eftersom skydd mot sjukdomens svårighetsgrad och infektion sannolikt är beroende av den samordnade aktiveringen av både de humorala och cellulära armarna av adaptiv immunitet (McMahan et al., 2021). Komplexiteten i att övervaka T-cellernas storlek och funktion har dock hittills förhindrat mätningen av de immuncellulära parametrarna i ett robust antal vaccinerade individer under hela vaccinationsschemat. För att komma till rätta med detta problem undersökte vi spike-SARS-CoV-2-antigenspecifika T-cellssvar hos naiva och covid-19-återhämtade individer under fullständig BNT162b2-mRNA-vaccination.

RESULTAT

Vi undersökte först det spikspecifika T-cellssvaret genom en spektralflödescytometrisk analys med perifera mononukleära blodceller (PBMC) stimulerade in vitro med DMSO eller SARS CoV-2 spikpeptidpool (Le Bert et al., 2021) hos naiva och covid-19 återställda individer före och efter vaccination (20 dagar efter den andra dosen). Vi observerade att spikspecifikt (CD154+) minne (CD45RA CCR7) CD4+ T-celler som producerar både interferon (IFN)-g och interleukin (IL)-2 var närvarande i COVID{ {13}} återställda individer, såväl som hos naiva försökspersoner 20 dagar efter vaccination (figur S1A och S1B). Funktionell fenotypning av dessa celler avslöjade att spikspecifika IFN-g- och IL-2-utsöndrande CD4+ T-celler huvudsakligen representeras av T-hjälparceller (Th)1 (CCR6 CCR4CXCR3+) (Figur S1C). Vi analyserade sedan de dynamiska förändringarna av funktionellt spikspecifik T-cellssvar genom att mäta mängden IFN-g och IL -2 närvarande i helblod stimulerat med en spikpeptidpool (Le Bert et al., 2021). I motsats till mer komplexa och detaljerade flödescytometribaserade analyser som kräver större mängder blod, kräver detta tillvägagångssätt endast 1 ml blod, vilket underlättar flera longitudinella tester i en enda individuell och tillförlitlig kvantifierad SARS-CoV-2-specifik T celler i SARS CoV-2-infekterade individer (Le Bert et al., 2021) och vaccinmottagare (Kalimuddin et al., 2021). Figur 1 visar resultaten från 92 individer med och utan tidigare dokumenterad SARS-CoV-2-infektion (47 naiva; medelålder 39,9 år [intervall, 20–62]; kvinnor 78%) och i 45 PCR/antigentest -bekräftade SARS-CoV-2 återhämtade individer (39 % 6–9 månader efter infektion, 26 % efter 3–6 månader, 35 % efter 1–3 månader) (medelålder 44,3 år [intervall, 20–76 år) hona 76 %) (tabell 1), testad vid flera tidpunkter (dvs före och 10 och 20 dagar efter den första och andra dosen av vaccin).

cistanche tubulosa-förbättra immunförsvaret

Före vaccination inducerade spike-peptidpoolen i helblod en högre IFN-g-produktion hos covid-19-tillfriskada individer än hos naiva försökspersoner (median pre-vaccination hos naiva: 1.0 pg/mL [ n=20] och i COVID-19 återvunnen: 46,9 pg/mL [n=21]) (Figur 1A). Vi observerade en liknande trend i spikspecifik IL-2-produktion (median före vaccination hos naiva: 0.5 pg/mL [n=20] och covid-19 återhämtade sig : 56,9 pg/ml [n {{20}}]) (Figur 1B; Tabell 1). Utvärdering av det spikspecifika T-cellssvaret 10 dagar efter den första dosen indikerar att covid-19-återhämtade individer uppvisar ett starkare IFN-g- och IL-2-svar i jämförelse med naiva försökspersoner (mediandag 10 efter första vaccindosen i naiv: 109,5 pg/mL [n=20] och vid covid-19 återvunnen: 547,8 pg/mL [n=21] för IFN-g; naiv: 15,85 pg/ mL [n=16] och covid-19 återvunnen: 76,9 pg/mL [n=21] för IL-2) (figur 1A och 1B). Covid-19-återhämtade individer bibehåller sin T-cellsimmunitet dag 20 efter den första vaccindosen, medan IFN-g-svaret hos naiva individer minskar, även om det inte är statistiskt signifikant (mediandag 20 efter första vaccindosen hos naiva: 52,9 pg/ml [n=23] och vid covid-19 återvunnen: 351,3 pg/ml [n=21]). En liknande trend i spikspecifik IL-2-produktion observerades, även om ingen minskning sågs hos naiva individer (mediandag 20 efter första vaccindosen hos naiva: 127,0 pg/mL [n=22] och i COVID-19 återvunnen: 223,5 pg/mL [n=20]). Dessa resultat indikerar att individer med redan existerande immunitet utövar ett mer potent och varaktigt T-cellssvar på SARS-CoV-2-spik efter den första dosen av vaccinet, i överensstämmelse med nyare undersökningar (Tauzin et al., 2021; Painter et al., 2021).

Vi studerade därefter effekterna av den andra dosen av vaccinet. Provtagning på dag 10 efter den andra dosen bekräftade de gynnsamma effekterna av det återkallade vaccinet hos naiva individer som ökade sina IFN-g och IL-2 (median dag 10 efter det andra vaccinet dos i naiv: 211,8 pg/mL [n=20] för IFN-g och 187.0 pg/ml [n=16] för IL-2). Tvärtom ökade inte covid-19-återhämtade individer sin IFN-g- eller IL-2-produktion på dag 10 efter den andra vaccindosen (mediandag 10 efter den andra vaccindosen vid covid{{17} } återvunnen: 212,0 pg/ml [n=21] för IFN-g och 148,5 pg/ml [n=18] för IL-2). Dessa fynd tyder på att även om naiva försökspersoner avsevärt ökar sin immunitet mot SARS-CoV-2 spikprotein efter den andra dosen av vaccinet, verkar covid-19-återhämtade individer inte ha nytta av standardregimen för covid -19 vaccination. Intressant nog observerade vi att medan IFN-g-utsöndring hos covid-19-återhämtade individer minskar på dag 20 efter den andra dosen, minskade IL-2-nivåerna inte (mediandag 20 efter den första vaccindosen hos naiva : 87,0 pg/mL [n=23] och vid covid- 19 återvunnen: 136,1 pg/mL [n=23] för IFN-g; naivt: 121,5 pg/mL [n {{ 45}}] och covid-19 återhämtade: 86.4 pg/mL [n=23] för IL-2), vilket tyder på att IL-2-utsöndring av spikspecifika Th1-celler kan representera en bättre biomarkör för att mäta T-cellsimmunitet hos vaccinerade individer (figur 1A och 1B; tabell 1). Vår analys av det humorala svaret visar en liknande trend när man mäter SARS-CoV-2 spikspecifika immunglobulin (Ig)G-nivåer, vilket indikerar att naiva individer uppnår betydande koncentrationer av IgG-antikroppar efter den andra vaccindosen (Figur 1C) . Detta tyder på att skydd uppnås genom att följa standardregimen med två doser för covid-19-vaccination hos naiva individer, i enlighet med en färsk rapport (Ebinger et al., 2021). Tvärtom når covid-19-återhämtade individer svarets topp dag 10 efter den första dosen, vilket överensstämmer med det cellulära svaret som visas i figurerna 1A och 1B. Vi observerade också en bättre korrelation mellan IL-2 och IgG i jämförelse med IFN-g och IgG (Figur S2), vilket stöder den potentiella användningen av IL-2 som en biomarkör för cellulär immunitet.

Figur 1. Utveckling av humoral och cellulär immunitet efter BNT162b2-vaccination (A och B) Kvantifiering av IFN-g (A) och IL-2-produktion (B) hos naiva och covid-19 återhämtade individer (pre- vaccination [pre], 10 och 20 dagar efter den första vaccindosen [10 respektive 20] och 10 och 20 dagar efter den andra vaccindosen [30 respektive 40]) efter stimulering över natten av hel blod med SARS-CoV-2-peptidpooler. IFN-g- och IL-2-koncentrationsnivåer bestämdes med hjälp av ELLA-single plex-patroner (n=92 individer; 47 naiva och 45 COVID-19 återställda). (C) Kinetiken för SARS-CoV-2 spikspecifika IgG-serumnivåer hos naiva och covid-19 återvunna individer mätt med ACCESS SARS-CoV-2 CLIA. För bestämning av IgG, IFN-g och IL-2 användes metoden för gruppmedelvärden för att jämföra tidpunkter för förbehandling kontra efterbehandling och även mellan tidpunkter efter behandling. Alla individuella tidpunkter mättes med hjälp av tekniska triplikat. Ett t-test med två prover som antar oparade populationer för för- och efterbehandling utfördes för var och en av markörerna, separat för cohorten-19 som återhämtat sig och naiva. P-värdet för teststatistiken sattes till signifikansnivån 0,05 och Benjamini-Hochberg (BH)-metoden användes för multipla testkorrigeringar.

Tabell 1. Studiekohortens egenskaper

DISKUSSION

Från våra studier av den humorala och cellulära spetsspecifika immuniteten hos mottagare av BNT162b2 mRNA COVID-19-vaccinet drar vi slutsatsen att en enstaka dos av vaccinet framkallar generering av specifika antikroppar och ett T-cellsimmunsvar hos naiva och COVID-19 återhämtade individer, i överensstämmelse med nyligen publicerade data (Prendecki et al., 2021; Tauzin et al., 2021). Hos naiva försökspersoner förstärks T-cellssvaret i kombination med spikspecifika IgG-nivåer efter den andra dosen. Tvärtom, den andra vaccindosen ökar inte det spikspecifika T-cellssvaret hos individer med redan existerande immunitet mot SARS-CoV-2 och ytterligare bevis för att ett endosvaccin är tillräckligt för att inducera skyddande immunitet i Covid{13}}återhämtade individer (Reynolds et al., 2021). Sammantaget stöder våra data det vaccinationsschema som fastställts i kliniska prövningar med omedelbar administrering av den andra dosen hos individer utan tidigare SARS-CoV-2-exponering (Kadire et al., 2021), men de tyder på att hos individer med pre- befintlig immunitet mot SARS-CoV-2 kanske den andra dosen av vaccinet inte är nödvändig. Longitudinell utvärdering av den humorala och cellulära immuniteten, särskilt hos naiva individer med ett reducerat svar på mRNA SARS-CoV-2 BNT162b2 (Grupper et al., 2021), kan också motivera behovet av en tredje vaccinationsdos för att öka immunsvar hos immunsupprimerade individer (Kamar et al., 2021). För närvarande råder det brist på doser för att vaccinera en stor del av befolkningen och folkhälsomyndigheterna utformar prioriterade vaccinationsstrategier utifrån ålder, komorbiditeter och riskbedömningskriterier. De aktuella uppgifterna stöder en enda vaccindos hos covid-19-tillfriskada individer.

cistanche tubulosa-förbättra immunförsvaret

STJÄRN+METODER

Detaljerade metoder finns i onlineversionen av detta dokument och inkluderar följande:

TABEL FÖR NYCKELRESURSER

TILLGÄNGLIGHET RESURSER

B Ledarkontakt B Materialtillgänglighet B Data och kodtillgänglighet

EXPERIMENTELL MODELL OCH ÄMNESDETALJER

METOD DETALJER

B SARS-CoV-2 Peptidpooler B Helblodsodling med SARS-CoV-2 peptidpooler B Cytokinkvantifiering och analys B Spikspecifik IgG-kvantifiering B Flödescytometri d KVANTIFIERING OCH STATISTISK ANALYS

KOMPLETTERANDE INFORMATION

Kompletterande information finns online på https://doi.org/10.1016/j. celrep.2021.109570.

TACK

Vi erkänner de tekniska bidragen från Daniel Arroyo Sa´nchez, Jana Baranda, Sara Baztan-Morales, Marı´a Castillo de la Osa, Alejandra Comins Boo, Carmen del A´lamo Mayo, Sergio Gil-Manso, Sandra Gonzalez Beatriz; Hatem, Juan Irure-Ventura, Iria Miguens, Sara Mun˜ oz Martinez, Monica Pereira, Catarina Rodrigues-Guerreiro, Mercedes Rodriguez-Garcia och David San Segundo. Vi vill också tacka Beckman Coulter för att ha donerat den utrustning som krävs för bestämning av spikspecifika IgG-antikroppar. Forskning som rapporteras i denna publikation stöddes delvis av National Cancer Institute of the NIH (5R01HD102614-02; R01CA249204 och R01CA248984) och en ISMMS-fröfond till EG. Författarna erkänner tacksamt användningen av tjänsterna och faciliteterna i Tisch Cancer Institute stöds av ett NCI Cancer Center Support Grant (P30 CA196521). MS fick stöd av ett NCI-utbildningsbidrag (T32CA078207). Detta arbete stöddes av en ISMMS-fröfond till JO; Instituto de Salud Carlos III (COV20- 00668) till RCR; Instituto de Salud Carlos III, spanska ministeriet för vetenskap och innovation (COVID-19 forskningsanrop COV20/00181) som samfinansieras av Europeiska utvecklingsfonden "Ett sätt att uppnå Europa" till EP; Instituto de Salud Carlos III, Spanien (COV20/00170); regeringen i Cantabria, Spanien (2020UIC22-PUB-0019) till MLH; Instituto de Salud Carlos III (PI16CIII/00012) till PP; Fondo Social Europeo e Iniciativa de Empleo Juvenil YEI (Grant PEJ2018-004557-A) till MPE; och av REDInREN 016/009/009 ISCIII. Det här projektet har fått finansiering från European Union Horizon 2020 forsknings- och innovationsprogram VACCELERATE och INSTRUCT under bidragsavtal 101037867 och 860003.

cistanche fördelar-stärker immunförsvaret

REFERENSER

Ebinger, JE, Fert-Bober, J., Printsev, I., Wu, M., Sun, N., Prostko, JC, Frias, EC, Stewart, JL, Van Eyk, JE, Braun, JG, et al. (2021). Antikroppssvar mot BNT162b2-mRNA-vaccinet hos individer som tidigare infekterats med SARS CoV-2. Nat. Med. 27, 981-984.

Grifoni, A., Sidney, J., Zhang, Y., Scheuermann, RH, Peters, B., och Sette, A. (2020). En sekvenshomologi och bioinformatisk metod kan förutsäga kandidatmål för immunsvar mot SARS-CoV-2. Cell Host Microbe 27, 671–680.e2.

Grupper, A., Rabinowich, L., Schwartz, D., Schwartz, IF, Ben-Yehoyada, M., Shashar, M., Katchman, E., Halperin, T., Turner, D., Goykhman, Y. et al. (2021). Minskad humoral respons på mRNA SARS-CoV-2 BNT162b2-vaccin hos njurtransplanterade utan föregående exponering för viruset. Am. J. Transplantation. Publicerad online 18 april 2021. https://doi.org/10.1111/ajt.16615.

Kadire, SR, Wachter, RM och Lurie, N. (2021). Fördröjd andra dos jämfört med standardregim för covid-19-vaccination. N. Engl. J. Med. 384, e28.

Kalimuddin, S., Tham, CY, Qui, M., de Alwis, R., Sim, JX, Lim, JM, Tan, HC, Syenina, A., Zhang, SL, Le Bert, N., et al. (2021). Tidiga T-cells- och bindande antikroppssvar är associerade med COVID-19 RNA-vaccinets effektivitet. Med (NY) 2, 682–688.e4.

Kamar, N., Abravanel, F., Marion, O., Couat, C., Izopet, J., och Del Bello, A. (2021). Tre doser av ett mRNA COVID-19-vaccin hos mottagare av solida organtransplantationer. N. Engl. J. Med. Publicerad online 23 juni 2021. https://doi.org/10. 1056/NEJMc2108861.

Krammer, F. (2020). SARS-CoV-2-vaccin under utveckling. Nature 586, 516–527.

Krammer, F., Srivastava, K., Alshammary, H., Amoako, AA, Awawda, MH, Beach, KF, Bermu´ dez-Gonza´ lez, MC, Bielak, DA, Carren˜ o, JM, Chernet, RL et al. (2021). Antikroppssvar hos seropositiva personer efter en engångsdos av SARS-CoV-2 mRNA-vaccin. N. Engl. J. Med. 384, 1372–1374.

Le Bert, N., Clapham, HE, Tan, AT, Chia, WN, Tham, CYL, Lim, JM, Kunasegaran, K., Tan, LWL, Dutertre, CA, Shankar, N., et al. (2021). Mycket funktionellt virusspecifikt cellulärt immunsvar vid asymtomatisk SARS CoV-2-infektion. J. Exp. Med. 218, e20202617.

McMahan, K., Yu, J., Mercado, NB, Loos, C., Tostanoski, LH, Chandrashekar, A., Liu, J., Peter, L., Atyeo, C., Zhu, A., et al. . (2021). Korrelat av skydd mot SARS-CoV-2 hos rhesusmakaker. Nature 590, 630–634.

Painter, MM, Mathew, D., Goel, RR, Apostolidis, SA, Pattekar, A., Kuthuru, O., Baxter, AE, Herati, RS, Oldridge, DA, Gouma, S., et al. (2021). Snabb induktion av antigenspecifika CD4+ T-celler styr koordinerade humorala och cellulära immunsvar mot SARS-CoV-2 mRNA-vaccination. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2021.04.21.440862.

Polack, FP, Thomas, SJ, Kitchin, N., Absalon, J., Gurtman, A., Lockhart, S., Perez, JL, Perez Marc, G., Moreira, ED, Zerbini, C., et al. al.; C4591001 Clinical Trial Group (2020). Säkerhet och effekt av BNT162b2 mRNA Covid-19-vaccinet. N. Engl. J. Med. 383, 2603-2615.

Prendecki, M., Clarke, C., Brown, J., Cox, A., Gleeson, S., Guckian, M., Randell, P., Pria, AD, Lightstone, L., Xu, XN, et al. . (2021). Effekt av tidigare SARS-CoV-2-infektion på humorala och T-cellssvar på endos BNT162b2-vaccin. Lancet 397, 1178–1181.

Reynolds, CJ, Pade, C., Gibbons, JM, Butler, DK, Otter, AD, Menacho, K., Fontana, M., Smit, A., Sackville-West, JE, Cutino-Moguel, T., et al.; UK COVIDsortium Immune Correlates Network; UK COVIDsortium Investigators (2021). Tidigare SARS-CoV-2-infektion räddar B- och T-cellssvar på varianter efter den första vaccindosen. Science, publicerad online 30 april 2021. https://doi. org/10.1126/science.abh1282.

Samanovic, MI, Cornelius, AR, Wilson, JP, Karmacharya, T., Gray-Gaillard, SL, Allen, JR, Hyman, SW, Moritz, G., Ali, M., Koralov, SB, et al. (2021). Dåliga antigenspecifika svar på den andra BNT162b2 mRNA-vaccindosen hos SARS-CoV-2-erfarna individer. medRxiv. https://doi.org/10. 1101/2021.02.07.21251311.

Tauzin, A., Nayrac, M., Benlarbi, M., Gong, SY, Gasser, R., Beaudoin-Bussieres, G., Brassard, N., Laumaea, A., Vezina, D., Prevost, J. et al. (2021). En enda dos av BNT162b2-mRNA framkallar antikroppar med Fc-medierade effektorfunktioner och förstärker redan existerande humorala och T-cellssvar. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2021.03.18.435972.