Антитела в крови сразу после заражения коронавирусом могут предсказывать тяжесть болезни

Анализируя антитела в образцах крови, взятых у участников исследования в день теста на коронавирус и через 28 дней, исследователи выявили некоторые заметные различия между теми, у кого развились тяжелые симптомы, и теми, у кого их не было.

Кровь, взятая у пациентов вскоре после того, как они были инфицированы SARS-CoV-2, вирусом, вызывающим COVID-19, может указать, кто, скорее всего, попадет в больницу, как показало исследование, проведенное исследователями Stanford Medicine.

«Мы определили ранний биомаркер риска прогрессирования тяжелых симптомов », — сказала Тайя Ван, доктор медицинских наук, доцент кафедры инфекционных заболеваний, микробиологии и иммунологии. «И мы обнаружили, что антитела , вырабатываемые мРНК-вакциной — в данном случае вакциной Pfizer — отличаются важными полезными свойствами от антител у людей, инфицированных SARS-CoV-2, у которых позже развиваются тяжелые симптомы». Результатом в конечном итоге может стать тест, который, проведенный вскоре после положительного результата на COVID-19, поможет клиницистам сосредоточить внимание на тех, кто, вероятно, больше всего в нем нуждается, пишет medicalxpress.com.

Статья с описанием результатов исследования была опубликована 18 января в журнале Science Translational Medicine . Ван разделяет старшее авторство с Джином Таном, доктором философии, доцентом Института Дж. Крейга Вентера в Ла-Хойя, Калифорния. Ведущими соавторами исследования являются доктор наук из Стэнфорда Саборни Чакраборти и аспирант Джозеф Гонсалес.

«Тяжелая форма COVID-19 в значительной степени является гипервоспалительным заболеванием, особенно в легких», — сказал Ван. «Мы задались вопросом, почему у меньшинства людей развивается эта чрезмерная воспалительная реакция, а у большинства людей нет».

Чтобы выяснить это, Ван и ее коллеги собрали образцы крови у 178 взрослых, у которых был положительный результат на COVID-19 при посещении больницы или клиники Стэнфордского здравоохранения. На момент тестирования симптомы у этих людей были в целом легкими. Со временем у 15 участников развились настолько тяжелые симптомы, что их отправили в отделение неотложной помощи.

Антитела показывают различия

Анализируя антитела в образцах крови, взятых у участников исследования в день теста на коронавирус и через 28 дней, исследователи выявили некоторые заметные различия между теми, у кого развились тяжелые симптомы, и теми, у кого их не было.

Антитела — это белки, имеющие форму, грубо говоря, дерева с двумя ветвями. Они вырабатываются иммунными клетками и секретируются в ответ на то, что организм воспринимает как чужеродное, например микробные патогены. Удивительной особенностью антител является то, что их ответвления могут принимать самые разные формы. Возникающее в результате пространственное и электрохимическое разнообразие областей, определяемых ветвями антител и их пересечением, настолько велико, что в совокупности антитела берут на себя все встречные.

Когда форма и электрохимия антитела комплементарны характеристике патогена, оно плотно прилегает. Иногда приверженность не в том месте, чтобы помешать патогену делать свое гнусное дело. Антитела, которые связывают патогены только в нужных местах, предотвращая инфекцию, называются нейтрализующими антителами.

В любом случае в результате адгезии образуется так называемый иммунный комплекс, привлекающий к месту повреждения иммунные клетки.

Исследователи обнаружили, что в то время как многие участники, симптомы которых оставались легкими, с самого начала имели здоровый уровень нейтрализующих антител к SARS-CoV-2, у участников, которые попали в больницу, изначально были минимальные или неопределяемые уровни нейтрализующих антител, хотя их иммунные клетки начали накачиваться. они выходят позже в ходе инфекции.

Второе открытие связано с часто игнорируемым структурным аспектом «стволов» антител: они украшены цепочками различных видов молекул сахара, соединенных вместе. Состав этих сахарных цепей влияет на то, насколько воспалительным будет иммунный комплекс.

Многие типы иммунных клеток имеют рецепторы для этого покрытого сахаром ствола антител. Эти рецепторы различают молекулы сахара антител, помогая определить, насколько яростно реагируют иммунные клетки. Ключевой вывод нового исследования заключался в том, что у участников, у которых COVID-19 развился в тяжелую форму, сахарные цепи на определенных антителах, нацеленных на SARS-CoV2, испытывали дефицит различных сахаров, называемых фукозой. Этот недостаток был очевиден в тот день, когда эти «прогрессоры» впервые дали положительный результат. Таким образом, это не было результатом тяжелой инфекции, а предшествовало ей.

Кроме того, иммунные клетки у этих пациентов имели необычно высокие уровни рецепторов для этих типов антител, лишенных фукозы. Известно, что такие рецепторы, называемые CD16a, усиливают воспалительную активность иммунных клеток.

«Некоторое воспаление абсолютно необходимо для эффективного иммунного ответа», — сказал Ван. «Но слишком много может вызвать проблемы, как при массивном воспалении, которое мы наблюдаем в легких людей, чья иммунная система не смогла быстро заблокировать SARS-CoV-2 при заражении», — например, потому что их ранний иммунный ответ не вызвал достаточно нейтрализующих антител к вирусу.

Взгляд на реакцию на вакцину

Ученые также изучили антитела, выработанные у 29 взрослых после того, как они получили первую и вторую дозы мРНК-вакцины Pfizer. Они сравнили эти антитела с антителами взрослых, у которых не развилась тяжелая форма заболевания примерно через месяц после вакцинации или заражения; они также сравнили их с антителами людей, госпитализированных с COVID-19. Две дозы вакцины привели к общему высокому уровню нейтрализующих антител. Кроме того, содержание фукозы антител было высоким в вакцинированных группах и группах с легкими симптомами, но низким у госпитализированных лиц.

Ван и ее коллеги проверили свои результаты на мышах, которые были сконструированы таким образом, что их иммунные клетки имели человеческие рецепторы для антител на своей поверхности. Они применили иммунные комплексы, по-разному извлеченные из пациентов с высоким уровнем антител к дефициту фукозы, пациентов с нормальным уровнем или вакцинированных взрослых, к дыхательным путям мышей. Через четыре часа исследователи заметили, что экстракты иммунных комплексов с дефицитом фукозы вызывали массивную воспалительную реакцию в легких мышей. Ни экстракты нормальной фукозы, ни экстракты вакцинированных лиц не оказывали такого действия.

Когда эксперимент был повторен на аналогичных мышах, у которых был создан биоинженерный отказ от CD16a, в их легких не было такого гипервоспалительного ответа.

Ван сказал, что выявленные исследователями иммунологические факторы — вялый ответ нейтрализующих антител, дефицит фукозы на сахарных цепях, прикрепленных к антителам, и избыточное количество рецепторов для антител с дефицитом фукозы — каждый сам по себе скромно предсказывает тяжесть COVID-19. . Но вместе взятые они позволили ученым угадать течение болезни с точностью около 80%.

Ван предполагает, что обилие CD16a на иммунных клетках и относительное отсутствие фукозы на сахарных цепях антител не могут быть совершенно несвязанными явлениями у некоторых людей, и что хотя ни того, ни другого недостаточно, чтобы постоянно вызывать тяжелые воспалительные симптомы после SARS-CoV-2. инфекция, комбинация приводит к разрушительному воспалительному перегрузке.