COVID-19-vaccins, immuniteit en nieuwe varianten: de rol van T-cellen

beroepsbeoefenaren in de gezondheidszorg die maskers dragen, vaccins voorbereiden

  • Sommige zorgwekkende SARS-CoV-2-varianten kunnen neutraliserende antilichamen bij gevaccineerde personen ontwijken, wat aanleiding geeft tot bezorgdheid over het vermogen van vaccins om zich hiertegen te beschermen.
  • COVID-19-vaccins resulteren ook in een T-celrespons die het herstel van de ziekte vergemakkelijkt.
  • Een recent onderzoek naar varianten van zorg bij personen die waren geïmmuniseerd met de Moderna- en Pfizer COVID-19-vaccins, vond dat de T-celrespons, in tegenstelling tot de antilichaamrespons, niet ernstig verstoord was.
  • Deze resultaten suggereren dat een intacte T-celrespons op varianten bij gevaccineerde personen ernstige COVID-19 kan helpen voorkomen.

Het SARS-CoV-2-virus heeft, net als andere virussen met RNA als genetisch materiaal, de neiging om voortdurend te muteren. Als gevolg daarvan zijn er talloze SARS-CoV-2-varianten ontstaan ​​naarmate de COVID-19-pandemie voortschrijdt.

Een paar SARS-CoV-2-varianten hebben een verhoogde overdraagbaarheid laten zien, waarbij de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) ze aanduidt als "zorgwekkende varianten (VOC)".

Deze VOS omvatten de alfa (B.1.1.7), bèta (B.1.351), delta (B.1.617.2) en gamma (P.1) die hun oorsprong vonden in het Verenigd Koninkrijk, Zuid-Afrika, India en Brazilië , respectievelijk. De Centers for Disease Control and Prevention (CDC) hebben onlangs de epsilon-variant (B.1.427/429) die zijn oorsprong vond in de Verenigde Staten gedegradeerd van een VOC naar een interessante variant.

Een eerdere SARS-CoV-2-infectie of immunisatie met een COVID-19-vaccin resulteert in de productie van neutraliserende antilichamen door B-lymfocyten of B-cellen. Ze binden aan het spike-eiwit van het virus en remmen het vermogen om de gastheercellen te infecteren.

VOC's dragen mutaties op het spike-eiwit die neutraliserende antilichamen herkennen, waardoor de immuniteit van gevaccineerde personen tegen deze varianten mogelijk wordt verminderd.

Het AstraZeneca-vaccin is bijvoorbeeld effectief tegen de alfa-variant, maar vertoont een drastische afname van de werkzaamheid tegen de bèta-variant. Bovendien vertoonde de bètavariant ook een verminderde gevoeligheid voor neutraliserende antilichamen in klinische onderzoeken met hetzelfde vaccin.

Hoe nieuwe varianten kunnen ontsnappen aan neutraliserende antilichamen, heeft geleid tot bezorgdheid over het vermogen van vaccins om te beschermen tegen huidige en toekomstige varianten.

Er is echter nog een andere component van het immuunsysteem waarbij T-lymfocyten of T-cellen betrokken zijn. Er zijn twee belangrijke subtypes van T-cellen: CD4+ T-cellen en CD8+ T-cellen.

CD4+ T-cellen, ook bekend als helper-T-cellen, geven eiwitten af ​​die cytokinen worden genoemd en die helpen een immuunrespons op te bouwen door andere immuuncellen te activeren.

Aan de andere kant doden CD8+ T-cellen, of cytotoxische T-cellen, direct met virus geïnfecteerde cellen.

Zowel CD4+ als CD8+ T-celreacties houden verband met verminderde ernst van de ziekte, wat betekent dat ze een cruciale rol kunnen spelen bij het herstel van COVID-19. Bovendien is bekend dat COVID-19-vaccins een reactie van deze T-cellen opwekken.

Daarom zouden gevaccineerde personen en degenen die eerder het virus hebben opgelopen, T-cellen hebben die de originele SARS-CoV-2-variant herkennen die in Wuhan is geïsoleerd. Wetenschappers wisten echter niet of deze T-cellen ook zouden reageren op de SARS-CoV-2 VOC's.

Met andere woorden, hoewel sommige VOC's neutraliserende antilichamen geproduceerd door B-cellen na vaccinatie kunnen ontwijken, was hun effect op de T-celrespons niet bekend.

Een recente studie onderzocht het effect van VOC's op de respons van T-cellen bij personen die zijn geïmmuniseerd met de Moderna- of Pfizer/BioNTech COVID-19-vaccins of die eerder een SARS-CoV-2-infectie hebben opgelopen.

Uit het onderzoek bleek dat de respons van CD4+- en CD8+-T-cellen van gevaccineerde personen op de meeste VOC's vergelijkbaar was met de oorspronkelijke variant die in Wuhan werd geïsoleerd.

Hoewel de omvang van de T-celrespons op sommige VOC's lager was dan die van de oorspronkelijke variant, was de afname bescheiden.

De resultaten van de studie suggereren dat activering van T-cellen na vaccinatie bescherming kan bieden tegen VOC's, ondanks hun vermogen om te ontsnappen aan neutralisatie door antilichamen.

De studie verschijnt in het tijdschrift Cell Reports Medicine.

T-celreacties meten op SARS-CoV-2-varianten

Om de respons van CD4+- en CD8+-T-cellen op VOC's te beoordelen, hebben de onderzoekers eerst bloedmonsters genomen van drie donorgroepen.

Deze groepen omvatten personen zonder eerdere blootstelling aan SARS-CoV-2, degenen die herstellende zijn of al hersteld zijn van een SARS-CoV-2-infectie, en mensen die zijn gevaccineerd met het Moderna- of Pfizer/BioNTech-vaccin.

Donoren in de herstellende groep waren onder meer degenen die waren blootgesteld aan de oorspronkelijke SARS-CoV-2-variant voordat de VOC's in de VS wijdverspreid werden

De onderzoekers gebruikten de bloedmonsters om mononucleaire cellen (PBMC's) van perifeer bloed te isoleren, een subpopulatie van bloedcellen die T-lymfocyten omvat.

In tegenstelling tot de activering van B-cellen die optreedt bij het herkennen van eiwitten op het oppervlak van een virus of ander pathogeen, herkennen T-cellen virale eiwitten die zijn verteerd en afgebroken tot peptiden.

Daarom gebruikten de onderzoekers peptiden die zijn gesynthetiseerd uit het genetische materiaal van het oorspronkelijke SARS-CoV-2 en de VOC's. Deze peptiden vertegenwoordigden alle eiwitten die door deze varianten werden geproduceerd.

De PBMC's verkregen van een bepaalde donorgroep werden gedurende 2-20 uur geïncubeerd met peptiden van een specifieke SARS-CoV-24-variant. De blootstelling aan de virale peptiden resulteert in de activering van T-cellen, wat een verandering in de expressie van eiwitten op het oppervlak van T-cellen met zich meebrengt.

Na de incubatieperiode kwantificeerden de onderzoekers het aantal CD4+- en CD8+-T-cellen dat als reactie op de peptiden werd geactiveerd met behulp van flowcytometrie. Flowcytometrie is een techniek om verschillende subgroepen van cellen te identificeren en te kwantificeren op basis van de expressie van unieke eiwitten - in dit geval T-cellen die worden geactiveerd als reactie op de SARS-CoV-2-peptiden.

De onderzoekers bepaalden het percentage CD4+- en CD8+-T-cellen bij gevaccineerde personen dat geactiveerd werd als reactie op peptiden van een specifieke SARS-CoV-2-variant.

Ze ontdekten dat de omvang van de CD4+- en CD8+-T-celreacties bij gevaccineerde individuen op peptiden van de alfa- en gamma-variant vergelijkbaar was met de voorouderlijke variant-peptiden.

Ze merkten echter een afname van respectievelijk 14% en 22% in de omvang van de CD4+- en CD8+ T-celrespons op bètavariante peptiden. Evenzo was de CD8+ T-celrespons op peptiden van de epsilon-variant lager (10%) dan de voorouderlijke varianten.

Deze resultaten laten zien dat de T-celrespons op VOC's bij gevaccineerde individuen grotendeels onaangetast was.

T-celreactie op spike-eiwitpeptiden

De VOC's dragen vaak mutaties in genen die coderen voor het spike-eiwit. Het spike-eiwit bemiddelt de binnenkomst van SARS-CoV-2 in menselijke cellen, terwijl spike-mutaties de overdraagbaarheid kunnen verhogen of binding aan neutraliserende antilichamen kunnen voorkomen.

De onderzoekers vergeleken de T-celrespons op spike-eiwitpeptiden van de verschillende SARS-CoV-2-varianten met behulp van flowcytometrie. Ze maten ook de T-celrespons door de secretie van de cytokinen IFNγ en IL-5 te detecteren na blootstelling aan peptiden.

Het team ontdekte dat T-cellen van gevaccineerde individuen vergelijkbare reacties produceerden als de spike-eiwitpeptiden van de VOC's en de originele variant.

T-cellen van herstellende donoren vertoonden echter een lagere respons op de alfa-, bèta- en epsilon-varianten dan de oorspronkelijke variant in de cytokine-assay.

Bioinformatische analyse

De onderzoekers wilden vervolgens begrijpen waarom de mutaties in de VOC's de T-celrespons niet significant beïnvloedden.

T-cellen herkennen specifieke secties op de SARS-CoV-2-peptiden die 'epitopen' worden genoemd, wat resulteert in T-celactivering.

Daarom onderzochten de wetenschappers of de mutaties in de VOC's de T-celepitopen aantasten. Ze bestudeerden dit door een bioinformatica-aanpak te hanteren, waarbij ze een algoritme gebruikten om voorspellingen te doen op basis van experimentele gegevens uit een eerder onderzoek.

De analyse voorspelde dat meer dan 90% van de CD4+- en CD8+-T-celepitopen die in de oorspronkelijke variant werden gekarakteriseerd, waarschijnlijk onveranderd zouden blijven of geconserveerd zouden blijven in de VOC's.

Evenzo toonde de analyse aan dat mutaties in de VOC's het vermogen van deze cellen om de epitopen te herkennen en een immuunrespons te produceren waarschijnlijk niet zouden verstoren.

Daarom toonden de bioinformatische analyses aan dat de mutaties die aanwezig zijn in de VOC's een klein effect hebben op de T-celrespons. Deze resultaten ondersteunen en vullen de gegevens aan die zijn verkregen uit de hierboven beschreven experimenten.

Deze bevindingen benadrukken het belang van het overwegen van T-celrespons bij het ontwerpen van vaccins. De co-auteur van de studie, Dr. Shane Crotty, merkte op: "T-celepitopen zijn goed geconserveerd onder SARS-CoV-2-varianten, dus het opnemen van T-celdoelen in toekomstige COVID-vaccins zou een slimme manier kunnen zijn om ervoor te zorgen dat toekomstige varianten niet kunnen ontsnappen aan de vaccins."

Conclusies

De afwezigheid van een grote verstoring van de T-celrespons op de VOC's bij personen die zijn blootgesteld aan de voorouderlijke variant door vaccinatie of eerdere infectie, toont de kruisreactiviteit van T-cellen op deze varianten aan.

Sprekend tot "Detonic.shop", merkte de co-auteur van de studie, Dr. Alba Grifoni, Ph.D., op: "Onze studie suggereert dat op populatieniveau de meerderheid van de T-celreacties behouden blijven en in staat zijn om de varianten te herkennen .”

"Hoewel de T-cellen geen infecties kunnen voorkomen, kunnen ze de verspreiding van de infectie beperken en bijgevolg de ernst van de ziekte beperken die wordt veroorzaakt door varianten die gedeeltelijk ontsnappen aan de reacties van antilichamen die worden veroorzaakt door natuurlijke infectie of vaccinatie."

Dr. Grifoni waarschuwde echter dat hun bevindingen niet alomvattend waren. Ze zei: “Onze studie ging niet in op de verschillen tussen alle momenteel beschikbare vaccins. We hebben ons wel gericht op op mRNA gebaseerde vaccinatie; een recente studie van het Barouch-lab toonde echter dezelfde conclusie voor het adenovirale vectorvaccin Ad26.COV2.S. We hebben niet onderzocht of reacties veroorzaakt door een infectie met een variante sequentie in staat zullen zijn om de voorouderlijke referentiesequentie die aanwezig is in de momenteel goedgekeurde vaccins, kruiselings te herkennen.”

"In onze studie blijft een prangende vraag over hoe T-cellen zich gedragen met de nieuwe aankomende varianten, met name delta", voegde Dr. Grifoli eraan toe.

Voor live updates over de laatste ontwikkelingen met betrekking tot het nieuwe coronavirus en COVID-19, klik hier.