Livslängd av SARS-CoV-2 （COVID-19）immunsvar hos hemodialyspatienter och skydd mot återinfektion

Kontakt: emily.li@wecistanche.com

Patienter med slutstadietnjursjukdomsom fått in-center hemodialys (ICHD) har haft höga frekvenser av SARS-CoV-2(COVID-19) infektion. Efter infektion utvecklar patienter som får ICHD ofta cirkulerande antikroppar mot SARS-CoV-2, även med asymtomatisk infektion. Här undersökte vi hållbarheten och funktionen hos immunsvaret mot SARS-CoV-2 (COVID-19) infektion hos patienter som får ICHD. Trehundrafemtiosex sådana patienter screenades longitudinellt för SARS-CoV-2(COVID-19) antikroppar och genomgick rutinmässig PCR-testning för symtomatisk och asymtomatisk infektion. Patienterna screenades regelbundet för antikroppar mot nukleokapsidprotein (anti-NP) och receptorbindande domän (anti-RBD), och de som blev seronegativa efter sex månader screenades för SARS-CoV-2-specifika T-cellssvar. Hundratjugonio (36,2 procent) patienter hade detekterbara antikroppar mot anti-NP vid tidpunkten noll, av vilka 127 också hade detekterbar anti-RBD. Signifikant nog, efter sex månader, förblev 71/111 (64,0 procent) och 99/116 (85,3 procent) anti-SNP- respektive anti-RBD-seropositiva. För patienter som behöll antikroppar minskade både anti-NP- och anti-RBD-nivåerna signifikant efter sex månader. Elva patienter som var anti-NP-seropositiva vid tidpunkten noll hade ingen detekterbar antikropp efter sex månader; av vilka åtta visade sig ha SARS-CoV-2(COVID-19) antigenspecifika T-cellssvar. Oberoende av antikroppsstatus efter sex månader hade patienter med baseline-positiv SARS-CoV-2-serologi signifikant mindre benägenhet att få PCR-bekräftad infektion under de följande sex månaderna. Patienter som får ICHD sätter alltså upp varaktiga immunsvar sex månader efter SARS-CoV-2(COVID-19) infektion, med färre än 3 procent av patienterna visar inga tecken på humoral eller cellulärimmunitet.

NYCKELORD: COVID-19; hemodialys; SARS-CoV-2; serologi

Cistanche är bra för att förbättra immuniteten

Effektresultaten från flera vaccinförsök med allvarligt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) gav välkomna nyheter i slutet av 2020, då lanseringen av effektiva vaccinationsprogram skulle markera början på slutet av pandemin .1–3 Vaccinerna Moderna (mRNA-1273), Pfizer/BioNTech (BNT162b2 mRNA) och Oxford/AstraZeneca (ChAdOx1 nCoV-19) har alla visat sig inducera robusta humorala och cellulära immunsvar mot spikproteinet i SARS-CoV-2, vilket är viktigt att skydda individer från risken för efterföljande infektion.4,5 Men med tanke på de logistiska problem som är förknippade med leverans, distribution och administrering av vacciner globalt, kompletterar dock förebyggande och kontrollåtgärder kommer att behöva fortsätta under de kommande månaderna.

Patienter med njursjukdom i slutstadiet (ESKD) har identifierats ha en dålig prognos efter SARS-CoV-2-infektion.6–8 Dessutom är det känt att patienter som får in-center hemodialys (ICHD) är vid en högre risk att få infektion på grund av oförmågan att skydda effektivt.8 Med serologiska metoder har vi tidigare visat att patienter med ESKD lätt serokonverterar efter bekräftad SAR-CoV-2-infektion; vi har också visat att asymtomatisk serokonversion är vanligt i högexponeringsinställningarna för ICHD-enheter.7 Vad som för närvarande inte är känt i denna population är hållbarheten hos detekterbara immunsvar och om närvaron av SARS-CoV-2-antikroppar skyddar en individ med ESKD från återinfektion.

I denna studie rapporterar vi den longitudinella serologiska statusen för en stor kohort av patienter som får ICHD. Syftet med vår studie var att jämföra antikropparnas livslängd mot de olika SARS-CoV-2 antigena målen, nämligen nukleokapsiden och receptorbindningsdomänen i spikeproteinet. Vi undersöker cellulära immunsvar hos patienter hos vilka antikroppssvar har avtagit, och slutligen utvärderar vi om immunsvar mot SARS-CoV-2-infektion skyddar patienter som får dialys från efterföljande återinfektion.

METODER

Patienturval

Trehundrafemtiosex patienter som fick ICHD inom 2 enheter anslutna till Imperial College Renal and Transplant Center som tidigare rapporterats inkluderades.7 Patienter följdes upp från 24 februari 2020 till 1 januari 2{ {24}}21. Alla patientprover (n ¼ 356) vid tidpunkt 0 testades för nukleokapsidprotein (anti-NP) och RBD (anti-RBD) antikroppar. Vid 6 månader testades alla tillgängliga prover (n ¼ 301) igen för anti-NP (kompletterande figur S1). Dessutom testades prover för anti-RBD om något av följande kriterier uppfylldes: patienterna var anti-NPþ efter 6 månader eller patienterna hade ett tvetydigt anti-NP-resultat (dvs. ett cutoff-index [S/C] på 0,25– 1,39) eller var anti-NP (dvs. en S/C på #0,24) vid 6 månader men var antingen anti-NPþ och/eller anti-RBDþ vid baslinjen.

Patientresultat, inklusive alla nya SARS-CoV-2(COVID-19) infektioner bekräftade genom virusdetektion, registrerades fram till den 1 januari, vilket inkluderar data från den andra vågen av infektioner i Storbritannien. En schematisk översikt över patienternas resultatefter serologisk och symtomatisk status visas iFigur 1. Studien godkändes av Health Research Authority Research Ethics Committee (Referens: 20/WA/0123 - The Impact ofCOVID-19på patienter med njursjukdom och immunsupprimerade patienter).

SARS-CoV-2 antikroppsdetektering

Baslinjeserum från alla patienter testades för både anti-NP- och anti-RBD-antikroppar. Förekomsten av anti-NP utvärderades med den kommersiellt tillgängliga Abbott Architect SARS-CoV-2(COVID-19) IgG II steg kemiluminescerande immunoanalys enligt tillverkarens instruktioner. För denna studie tolkades prover som positiva eller negativa enligt tillverkarens instruktioner med ett cutoff-indexvärde på 1.4.9. Anti-RBD detekterades med hjälp av en intern dubbel-antigenbindande enzymkopplad immunanalys (Imperial SARS-CoV{{ 8}}(COVID-19) Hybrid DABA, Imperial College London, London, UK), which detects total RBD antibodies.10 The in-house assay cutoff was calculated from receiver operating characteristic curve analysis, and serum reactivity was normalized by using the signal-to-cutoff ratio. For this study, a sample was considered antibody positive if the signal-to-cutoff ratio was >1.2. En RBD-analys användes utöver en anti-NP-analys, eftersom anti-RBD har visat sig korrelera med anti-neutraliserande antikroppar.11

Detektering av SARS-CoV-2 T-cellssvar

T-cellssvar undersöktes i fall där serologiska bevis på infektion, både anti-NP och anti-RBD, hade avtagit efter 6 månader.

SARS-CoV-2–specifika T-cellssvar upptäcktes med T-SPOT Discovery SARS-CoV-2(COVID-19) (Oxford Immunotec) enligt tillverkarens instruktioner. I korthet isolerades perifera mononukleära blodceller från helblodsprover med användning av T-Cell Select (Oxford Immunotec) där så indikeras. Totalt 250,000 perifera mononukleära blodceller ströks ut i individuella brunnar i en T-SPOT Discovery SARS-CoV-2(COVID-19) plate. The assay measures immune responses to 5 different overlapping SARS-CoV-2 structural peptide pools: spike protein, nucleocapsid protein, membrane protein, and a mix of structural proteins, as well as positive and negative controls. Cells were incubated, and interferon-g–secreting T cells were detected. The sum of T-SPOT immune responses to SARS-CoV-2 structural peptides was calculated. Counts >12 fläckar per 250,000 perifera mononukleära blodceller rapporterades som positiva.12

Diagnos av SARS-CoV-2-infektion

Infektion med SARS-CoV-2 bekräftades genom omvänd transkriptas-polymeraskedjereaktion (PCR) analys av nasofaryngeala pinnprover, antingen efter rutinscreening eller efter den akuta presentationen. PCR för omvänt transkriptas utfördes enligt Public Health Englands riktlinjer genom att använda certifieringsmärkta analyser med primers riktade mot flera mål av SARS-CoV-2-gener.13 Mellan mars och juni 2020 genomgick patienter omvänt transkriptas-PCR-test av nasofarynxprover när de presenterade sig för dialys med symtom. I juni screenades alla patienter i vårt center oavsett symtom, som en del av en enda övervakningsövning för att fastställa utbredd infektion. Från starten av den andra vågen i november 2020 genomgick alla patienter som fick ICHD veckovis rutinmässig PCR-testning av omvänt transkriptas av nasofaryngeala pinnprover.

Statistisk analys

Statistical and graphical analyses were performed with MedCalc v19.2.1 (STATA Corporation). The 2-sided level of significance was set at P < 0.05. The chi-square test was used for proportional assessments. Nonparametric data were compared using the Mann-Whitney test. The Wilcoxon test was used to compare antibody levels of paired samples. Using the log-rank test, Kaplan-Meier analyses were used to estimate and compare the risk of infection (or reinfection) by serological status. We recorded any positive PCR test at >60 days after a positive serological test at time 0 to prevent the capture of persistent viral detection of the primary infection.14 As we were not routinely PCR swabbing all asymptomatic cases at the time of first serological sampling, we also used only the PCR results taken >60 dagar post-serologisk screening i den antikroppsnegativa gruppen. Efterföljande PCR-positiv fri överlevnad censurerades för död i frånvaro av PCR-bekräftelse och transplantation.

RESULTAT

Vid tiden {{0}} hade 129 av 356 patienter (36,2 procent) påvisbart anti-NP och 134 av 356 (37,6 procent) hade påvisbart anti-RBD. Diskensans mellan anti-NP- och anti-RBD-detektion sågs hos endast 9 av 356 patienter (0,3 procent). De kliniska egenskaperna hos patienter efter anti-NP-status har beskrivits tidigare och är sammanfattade i tabell 1.7

Serostatus och antikroppsnivåer vid 6 månader

301 patienter hade ett prov tillgängligt 6 månader efter den första provtagningen. Av de 19 0 patienterna som var anti-SNP vid tidpunkten 0 hade 6 (3,2 procent ) detekterbart anti-NP i månad 6, av vilka 3 hade PCR-beprövad sjukdom under den mellanliggande perioden. Hos patienter som var anti-NPþ vid tidpunkten 0; S/C var signifikant högre hos symtomatiska patienter än hos asymtomatiska patienter, med ett medianvärde på 7,3 (interkvartilintervall [IQR] 6 ,1–8,5) respektive 6,2 (IQR 3,2–7,1) (P ¼ {{29} }.0006). Hundraelva av 129 patienter som var anti-NPþ vid tidpunkten 0 hade ett prov tillgängligt vid 6 månader. Fyrtio av 111 (36,0 procent) visade sig därefter vara anti-NP efter 6 månader. Hos patienter som var antiNPþ både vid tidpunkten 0 och 6 månader var medianvärdet för S/C signifikant lägre vid 6 månader än vid tidpunkten 0 vid 2,3 (IQR 0,9–4,3) respektive 6,9 ​​(IQR 5,2–8,2) (P < 0,0001)="" (figur="">

Av de 129 patienter som var anti-NPþ vid tidpunkten 0 var 127 patienter (98,4 procent) anti-RBDþ. Av de 227 patienter som var anti-NP vid tidpunkten 0, var 7 (3,1 procent) anti-RBDþ. Hos antiRBDþ-patienter var antikroppsindex vid tidpunkten 0 också signifikant högre hos symtomatiska patienter än hos asymtomatiska patienter, med ett mediansignal-till-cutoff-förhållande på 23,9 (IQR 23,4–26,1) och 23,4 (IQR 11.{ {26}}–24.1), respektive (P ¼.0011). Av de 116 patienterna med anti-RBD vid baslinjen med prover tillgängliga för testning efter 6 månader, förblev 99 patienter (85,3 procent) anti-RBDþ. Anti-RBD-hållbarheten var betydligt längre än anti-NP-hållbarheten (P ¼ 0.0002); och av de 40 patienter som blev anti-NP, förblev 28 (70,0 procent) antiRBDþ efter 6 månader. På samma sätt som anti-NP, för de patienter som behåller antikroppar, var anti-RBD-indexvärdet signifikant högre vid tidpunkten 0 än vid 6 månader, med ett mediansignal-till-cutoff-förhållande på 23,8 (IQR 23,3–25,4) och 14,7 (IQR 5,7) –21,7) respektive (P <>

T-cellssvar vid 6 månader

Tolv patienter som var anti-NPþ vid tidpunkten 0 var seronegativa för både anti-NP och anti-RBD vid 6 månader. En av dessa patienter hade fått en transplantation under den mellanliggande perioden, så T-cellssvar undersöktes hos de 11 återstående patienterna. Av dessa 11 patienter hade 8 positiva enzymkopplade immunabsorberande fläckavläsningar (ELISpot), som visas i tabell 2. Tre patienter visade sig ha icke-reaktiva antigenspecifika T-cellssvar; alla var äldre än 70 år; 1 hade en historia av blåscancer, men ingen var iatrogent immunsupprimerad. Alla tre patienterna hade en tidigare asymtomatisk infektion; 2 av de 3 hade både detekterbar anti-NP och anti-RBD vid diagnos, medan 1 av de 3 hade anti-NP men var anti-RBD. T-cellssvar var inte tillgängliga hos patienter som var anti-NP men anti-RBD plus vid tidpunkten 0.

Om man kombinerar resultaten från ovanstående immunologiska bedömning, av de ursprungliga 129 patienterna som var anti-NP plus , hade 126 (97,7 procent ) bevis på ihållande antingen serologiska eller cellulära immunsvar mot SARS-CoV-2 efter 6 månader.

Kliniska resultat associerade med serokonversion

Finally, we investigated the clinical relevance of these immune responses in terms of the risk of a subsequent diagnosis of SARS-CoV-2 infection. Within the first 60 days of the time 0 serological tests, 4 anti-NP, and 1 anti-NPþ patient died and 3 anti-NP and 3 anti-NPþ patients had a positive PCR test. From >60 dagar efter första serologiska tester hade patienter med anti-NP plus en signifikant lägre risk att få diagnosen SARS-CoV-2(COVID-19) compared with anti-NP patients (log-rank, P ¼ 0.0005), as shown in Figure 3. The 2 patients who were anti-NP+ at baseline who went on to have subsequent PCR-confirmed infection both had a prior asymptomatic infection; one of the patients had subsequent asymptomatic infection diagnosed by surveillance swabbing, whereas the other patient had an asymptomatic infection and died 28 days postdiagnosis. Of the remaining 27 patients who had a positive PCR test at >60 days after the first serological test, 11 (40.7%) had follow-up for >28 dagar efter PCR-testning, varav 2 (18,2 procent) hade dött. Anti-RBD plus-patienter löpte också en lägre risk att få diagnosen SARS-CoV-2(COVID-19) by PCR testing compared with anti-RBD patients (log-rank, P ¼ 0.0051), as shown in Figure 3. Of the 7 anti-RBD+ patients who were anti-NP at time 0, 2 subsequently went on to have a PCR-positive test at >60 dagar; det första diagnostiserades dag 74 efter det serologiska testet, och detta kan representera ihållande virusbärare snarare än återinfektion. Det andra fallet var en manlig patient i 70-årsåldern som fick diagnosen dag 112 efter en asymtomatisk infektion som därefter har återhämtat sig helt.

DISKUSSION

Vi har visat att immunsvar mot naturlig SARS-CoV-2(COVID-19) infektion hos patienter som får ICHD är varaktig i upp till 6 månader, även hos patienter som hade en mild eller asymtomatisk infektion. Dessutom har vi tillhandahållit data som visar att ett immunsvar på SARS-CoV-2-infektion kan hjälpa till att ge skydd mot "infektion" eller återinfektion hos patienter som får dialys på medellång sikt. Att använda serologisk status för att fastställa tidigare exponering i populationer som får ICHD kan därför hjälpa till att identifiera patienter med högre risk för primär infektion i väntan på vaccinadministrering.

En nyligen genomförd omfattande longitudinell studie av vårdpersonal har visat att förekomsten av anti-spik- eller anti-NP-antikroppar var associerad med en minskad risk för återinfektion under en 6-månadsperiod.14,15 Dessa data överensstämmer med relativt sparsamma rapporter om återinfektion i litteraturen.16,17 Men med tanke på att denna studie inkluderade vårdpersonal, som sannolikt är betydligt yngre och saknar samsjuklighet, skulle det vara meningslöst att översätta dessa fynd till patienter med ESKD i avsaknad av data. En separat rapport, som undersökte humorala och cellulära svar på medellång sikt hos patienter med SARS-CoV-2 och en rad komorbiditeter, har dock också visat att robusta immunsvar kan kvarstå i minst 8 månader efter infektion.18 Även om detta kan vara mer jämförbara data för patienter som får dialys, visade en ytterligare studie från samma forskargrupp att det fanns en skillnad i adaptiva immunsvar hos äldre personer.19 Detta är oroande för nefrologsamhället, eftersom patienter som får dialys också är kända att ha försämring av både det medfödda och adaptiva immunsvaret som korrelerar med för tidigt åldrande.20

Vår studie, som är den första som undersöker SARS-CoVs livslängd-2(COVID-19) immunsvar hos patienter som får dialys är därför av klinisk betydelse. Liksom andra har vi visat att antikroppsnivåerna avtar med tiden och sönderfallshastigheten korrelerar med infektionens svårighetsgrad.21 Vi fann att symtomatisk infektion är associerad med högre antikropps "titer", och det var betryggande att visa att fördelningen av S/C värden hos patienter som får dialys efter infektion är jämförbara med de hos vårdpersonal som rapporterats i andra studier med samma serologiska analys.22 Dessutom har vi, i överensstämmelse med data från vårdpersonal, visat att ett anti-RBD-immunsvar är mer hållbart än ett anti-NP-svar.22 Vi erkänner dock att användningen av enbart seroprevalens kan underskatta pågåendeimmunitettill SARS-CoV-2(COVID-19), med data som visar att robusta T-cellssvar kan detekteras hos patienter som har haft den milda eller asymtomatiska sjukdomen, även i frånvaro av antikroppar.23 I vår kohort av patienter som får dialys har vi visat att<3% of="" patients="" lacked="" evidence="" of="" either="" serological="" or="" t-cell="" responses="" at="" 6="" months="" postinfection.="" of="" utmost="" clinical="" relevance,="" we="" have="" also="" shown="" that="" a="" detectable="" serological="" response="" to="" sars-cov-2="">(COVID-19) infektion verkar vara skyddande mot återinfektion hos patienter som får dialys, även 6 månader efter infektion. Dessa uppgifter är uppmuntrande med tanke på de höga infektionsfrekvenserna som ses under de tidiga stadierna av en pandemi, eftersom patienter som får dialys väntar på vaccination, men tidigare exponering för infektion kan erbjuda visst skydd. I vår kohort möjliggjorde serologisk analys verkligen identifieringen av patienter med tidigare infektion, som annars kan ha underskattats, eftersom vi inte rutinmässigt testade för PCR-positiva infektioner i asymtomatiska fall under den första vågen.

Det är värt att notera att av de 2 patienterna med serologiska bevis för anti-NP som hade efterföljande virusdetektion genom omvänt transkriptas PCR dag 142 och 205 efter den initiala upptäckten av serokonversion, har en patient HIV och den andra patienten tidigare genomgått en njurtransplantation (Kompletterande tabell S1). Dessutom har de 3 patienterna inga serologiska eller cellulära bevis förimmunitetvid 6 månader var alla äldre än 70 år. Därför, även om vi har visat att patienter som får dialys per se verkar ha ett immunologiskt svar på SARS-CoV-2(COVID-19), kan det finnas ytterligare erkända kliniska faktorer som kan försämraimmunitetoch påverka resultatet hos patienter som får dialys, vilket kräver ytterligare studier.

Effekten av SARS-CoV-2-vacciner hos patienter med ESKD är för närvarande inte känd eftersom sådana patienter exkluderades från det preliminära SARS-CoV-2(COVID-19) vaccinförsök. Patienter som får dialys anses ha lägre nivåer av seroskydd mot vaccinationer jämfört med friska kontroller, vilket delvis beror på effekten av uremiska toxiner på immunsvaret.24 Denna immunbrist verkar vara relaterad till svar på nya antigena patogener, som är av vital betydelse för resultatet av SARS-CoV 2-vaccination.25 Extrapolering från vetskapen om att immunosenscens i samband med åldrande ses i förtid hos patienter som får dialys och att äldre personer hade signifikant lägre nivåer av anti-spike proteinantikropp och neutraliserande antikroppsnivåer vid 28 dagar efter BNT162b2-injektionen än yngre patienter tyder på det akuta behovet av vissa potentiella data i denna sårbara befolkning.5,26 Uppmuntrande nog framkommer nu data om att neutraliserande antikroppar som utvecklats som svar på SARS-CoV-2-vaccination är fler hållbar änimmunitetfrån naturlig infektion.27 Detta i kombination med de data vi presenterar om ihållande serologiska svar och skydd mot återinfektion i likhet med dem hos sjukvårdspersonal ger hopp om jämförbara vaccinsvar hos patienter med ESKD.14,27 Dessutom serologiskt baselinestatus hos patienter från tidigare exponering kan vara av relevans hos patienter med ESKD med tanke på den höga prevalensen av infektion hos patienter som får ICHD, och det kommer att vara av intresse att utvärdera om vaccinsvaren är mindre robusta hos infektionsnaiva patienter.28

Denna studie har flera begränsningar, delvis på grund av den tidskänsliga karaktären hos resultaten som har lett oss till ett pragmatiskt förhållningssätt till provbearbetning. Studien skulle ha förstärkts genom tillägg av mer laboratoriedata om virusmängder över tid. Visst har det förekommit fallrapporter av förlängd virusutsöndring, vilket kan vara vanligare hos immunsupprimerade patienter.29,30 Vi använde dock en 60-dagars cutoff för "ny" PCR-positivitet, som användes av andra tidigare.14 Det är också relevant att betona att alla patienter senare genomgick rutinmässig asymptomatisk PCR-provtagning efter denna tidpunkt. En ytterligare begränsning är att vi inte har tillgängliga data om viral genetisk sekvensering av infekterade patienter, och det är möjligt att "återinfektioner" beror på nya varianter av SARS-CoV-2, som kan undvika immunsvar mot tidigare stammar .31 Men om så var fallet skulle vi ha förväntat oss att se lika stora mängder nytt

"variant infektion" hos alla patienter. Våra serologiska data kan ha stärkts genom screening av alla patienter efter 6 månader för RBD-antikroppar, som har visat sig närmare korrelera med neutraliserande antikroppstiter.11 Slutligen utförde vi T-cells ELISpot-analyser i endast utvalda fall som tids- och resursbegränsningar förhindrade ytterligare tester i detta skede. Men de största styrkorna med vår studie är att, såvitt vi vet, detta är den första rapporten om longitudinella immunologiska svar hos patienter som får dialys, som dessutom har korrelerats med kliniska resultatdata vid asymtomatiska och symtomatiska infektioner.
Sammanfattningsvis har vi visat att patienter som får dialys får varaktiga immunsvar 6 månader efter SARS-CoV-2(COVID-19) infektion. Färre än 3 procent av de infekterade patienterna hade inga detekterbara serologiska eller T-cellssvar efter 6 månader. Vi har också visat att risken för efterföljande PCR-positiv bekräftad infektion var signifikant lägre hos patienter som har haft påvisbara antikroppar. Tillsammans tyder dessa data på att immunsvar efter infektion kan vara skyddande mot återinfektion. Med tanke på den höga förekomsten av primär SARS-CoV-2(COVID-19) infektion under den första vågen i ICHD-enheter, är viktig information för nefrologisamfundet medan vaccinationsprogram rullar ut.

EXTRAMATERIAL

Kompletterande fil (PDF)
Figur S1. Schematiskt diagram över kriterier för att testa prover efter analystyp vid tidpunkten 0 (T0) och vid tidpunkten 6 (T6) månader.
Tabell S1. Egenskaper hos 5 seropositiva patienter som senare visade sig vara SARS-CoV-2-positiva.

---Kidney International (2021) 99, 1470–1477; https://doi.org/10.1016/j.kint.2021.03.009