COVID19

Каково качество и продолжительность вирус-специфической В-клеточной памяти после перенесённой инфекции SARS-CoV-2?

В декабре 2019 в Китае были зарегистрированы первые случаи заболевания COVID-19. Уже 11 марта 2020 года распространение вируса достигло общемировых масштабов и было признано пандемией.
Известно, что успех в борьбе с данной вирусной инфекцией будет определяться профилактическими мерами, в частности, разработкой вакцины против SARS-CoV-2. Однако эффективность этой вакцины будет зависеть от качества иммунологической памяти к коронавирусным антигенам. На данный момент отсутствует какая-либо информация об иммунологической памяти на SARS-CoV-2, опосредованной В-клетками. 
В мае 2020 года наша лаборатория запустила проект по анализу долговременной В-клеточной иммунологической памяти после перенесённой инфекции SARS-CoV-2. Сейчас мы изучаем формирование В-клеток памяти в острый период заболевания. В дальнейшем мы изучим динамику В-клеток памяти у COVID-19 переболевших пациентов в течение 2 лет после перенесённой инфекции. Полученные нами результаты будут иметь важное значение в прогнозировании дальнейшего распространения SARS-CoV-2.

Известно, что ранний В-клеточный ответ обусловлен, по большей части, короткоживущими антителосекретирующими клетками – плазмабластами. Одновременно, другие В-клеточные популяции проходят селекцию в зародышевых центрах вторичных лимфоидных органов, превращаясь в высокоаффинные долгоживущие антителосекретирующие плазматические клетки, которые мигрируют в костный мозг, либо остаются в циркуляции в виде В-клеток памяти.
Предыдущие исследования раненого и долговременного В-клеточного иммунитета после перенесенной коронавирусной инфекции (COVID-19), показали, что количество спайк-специфических IgG+ В-клеток памяти сохраняется или даже растет в течение 6-12 месяцев после заболевания. Анализ моноклональных антител, полученных от этих В-клеток памяти, указывает на то, что в течение данного времени В-клетки памяти продолжают эволюционировать (что подтверждается высоким уровнем соматических гипермутаций), улучшая аффинность и нейтрализующую способность секретируемых антител.
В последние годы были открыты несколько новых подтипов активированных В-клеток и В-клеток памяти [1]. Так, были идентифицированы двойные негативные В-клетки (DN), или атипичные В-клетки памяти, которые не экспрессируют на своей поверхности иммуноглобулин D и маркер CD27. Размер данной популяции увеличивается с возрастом, а также составляет значимую часть В-клеточного звена у пациентов с хроническими инфекциями и аутоиммунными заболеваниями. В зависимости от экспрессии хемокинового рецептора CXCR5 DN В-клетки разделяют на 2 субпопуляции: DN1 (CXCR5+) и DN2 (CXCR5-). Кроме того, подтип DN1 В-клеток характеризуется отсутствием маркеров CD11c и FсRL5. По транскрипционному профилю данная субпопуляция близка к В-клеткам памяти с «переключенным» фенотипом (прошедшим переключение секреции изотипов иммуноглобулинов на IgG и/или IgA).
Для DN2-субпопуляции (CXCR5-/CD21-) характерна экспрессия CD11c и FсRL5, а также фактора транскрипции T-bet. Считается, что данная субпопуляция берет начало от активированных наивных В-клеток и развивается по вне-фолликулярному пути. Некоторые исследователи выделяют дополнительную субпопуляцию DN3 В-клеток молекулярным фенотипом: CD11c-/FcRL5- и CXCR5-/CD21-. DN3 В-клетки развиваются вне зародышевых центров и, скорее всего, представляют собой предшественников DN2-субпопуляции.
Показано, что DN2-субпопуляция более широко представлена у лиц, страдающих аутоиммунными заболеваниями, и возможно, вносят вклад в секрецию ауто-антител. Кроме того, данная субпопуляция обнаруживается в большем количестве у пациентов с тяжелым течением COVID-19, когда в ходе иммунного ответа наблюдается недостаточно активное образование новых зародышевых центров. Однако показано, что после выздоровления различие в соотношениях DN-субпопуляций у больных тяжелой и не тяжелой формами COVID-19 пропадало.
В работе [2] Raphael A. Reyes с коллегами проводили оценку влияния тяжести протекания COVID-19 на состав формирующегося компартмента В-клеточной памяти. Оценку В-клеточного звена проводили в течение 5 месяцев после перенесенного заболевания. Используя мультипараметрическую спектральную проточную цитометрию, авторы исследовали фенотип В-клеток памяти, специфичных к S-белку SARS-CoV-2 или к RBD-домену S-белка. 16 пациентов, принявших участие в исследовании, были разделены на 2 группы: в первую группу вошли лица с тяжелым течением COVID-19 (те, которым требовалась инвазивная механическая вентиляция легких или экстракорпоральная мембранная оксигенация), остальные пациенты составили группу нетяжелого течения заболевания.
Через месяц после выздоровления в крови пациентов обеих групп были обнаружены спайк-специфические IgG+ В-клетки, состоящие преимущественно из В-клеток памяти, а также небольшая фракция DN1 В-клеток. Независимо от тяжести заболевания в обеих группах спайк-специфические IgG+ В-клетки отличались более высокой экспрессией активационных маркеров: CD80, Ki-67 и CD95. Однако, в группе пациентов с нетяжелым течением COVID-19 спайк-специфические IgG+ В-клетки отличались более высоким уровнем экспрессии T-bet (28% против 10%). Известно, что клетки, экспрессирующие транскрипционный фактор T-bet, имеют особый молекулярный фенотип, включая присутствие на поверхности CD11c и FсRL5 и отсутствие CD21. В данном исследовании также было показано, что процент FсRL5+ спайк-специфических IgG+ В-клеток был выше в группе пациентов с нетяжелым течением заболевания. Экспрессия CD11c и CD21 на спайк-специфических IgG+ В-клетках статистически не различалась между двумя исследуемыми группами. При сравнении экспрессии CD11c, CD21и FсRL5 на всех IgG+ В-клетках между двумя группами было выявлено лишь небольшое увеличение FсRL5+ В-клеток в группе нетяжелого течения COVID-19. Важно, что повышение экспрессии FсRL5 было более выражено именно в субпопуляции спайк-специфических IgG+ В-клеток, а не во всей популяции IgG+ В-клеток.
Совокупный анализ экспрессии FcRL5, CD11c, CD21, CD27, CXCR3, и CXCR5 на спайк-специфических T-bet+ IgG+ В-клетках позволил ученым выделить 4 субпопуляции клеток, среди которых наиболее многочисленной вне зависимости от степени тяжести заболевания оказалась субпопуляция с молекулярным фенотипом: FcRL5+ CD11c+ CD27+ CXCR3+ CD21- CXCR5-. Такой фенотип В-клеток ранее был обнаружен у лиц после вакцинации от вируса гриппа. Присутствие данной субпопуляции, как правило, ассоциируют с развитием длительного гуморального иммунитета. В целом можно сказать, что преобладание в второй группе спайк-специфических IgG+ В-клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для клеток, обеспечивающих долговременный иммунитет, говорит о том, что тяжесть заболевания оказывает влияние на качество В-клеточного иммунного ответа.
В более ранних исследования, посвященных оценке динамики В-клеточного иммунитета после COVID-19 было показано, что В-клетки памяти продолжают созревать на протяжении года после перенесенной инфекции [3]. В начале течения, как правило, в крови больных содержится большой процент В-клеток, не обладающих специфичностью к RBD-домену. По всей видимости, такие клетки берут начало от предсуществующих В-клеток памяти, обладающих кросс-реактивностью с другими коронавирусами. В эксперименте Raphael A. Reyes усиление аффинности секретируемых спайк-специфическими В-клетками антител к RBD-последовательности и их нейтрализующей способности происходило в интервале от 2-3 до 4-5 недель после возникновения первых симптомов и не претерпевало изменений при анализе В-клеток памяти спустя 5 месяцев.
Кроме того, различия в пропорции спайк-специфических В-клеток памяти между двумя группами пациентов также нивелировалось. Экспрессия T-bet была максимальной через 2-3 недели после начала заболевания, а затем падала до исходного уровня независимо от исследуемой группы пациентов. Большинство спайк-специфических В-клеток памяти имели фенотип покоящихся клеток (снижалась экспрессия CD80, Ki-67 и CD95) и их количество падало до исходного уровня. И только число спайк-специфических В-клеток с переключенным фенотипом (IgG+) находилось несколько выше базовой линии спустя 20-23 недели после начала проявления симптомов. В целом можно сказать, что значимое увеличение спайк-специфических T-bet+ В-клеток в периферической крови может быть маркером недавнего контакте индивидуума с вирусным антигеном.

  1. Sachinidis A, Garyfallos A. Double Negative (DN) B cells: A connecting bridge between rheumatic diseases and COVID-19?. Mediterr J Rheumatol. 2021;32(3):192-199. Published 2021 Sep 30. doi:10.31138/mjr.32.3.192
  2. Reyes RA, Clarke K, Gonzales SJ, Cantwell AM, Garza R, Catano G, Tragus RE, Patterson TF, Bol S, Bunnik EM. SARS-CoV-2 spike-specific memory B cells express higher levels of T-bet and FcRL5 after non-severe COVID-19 as compared to severe disease. PLoS One. 2021 Dec 22;16(12):e0261656. doi: 10.1371/journal.pone.0261656. PMID: 34936684; PMCID: PMC8694470.
  3. Sokal A, Chappert P, Barba-Spaeth G, Roeser A, Fourati S, Azzaoui I, et al. Maturation and persistence of the anti-SARS-CoV-2 memory B cell response. Cell. 2021; 184(5):1201–13. https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.01.050 PMID: 33571429