De wapenwedloop tussen SARS-CoV-2 en ons immuunsysteem

                              

Microbiologie in hapklare porties


De wapenwedloop tussen SARS-CoV-2 en ons immuunsysteem

Coronavirussen zijn een familie van virussen die al jarenlang bij mens en dier milde tot ernstige ademhalings- en darmklachten opwekken. De meeste menselijke coronavirussen zorgen voor een verkoudheidje; maar andere soorten, zoals SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) en MERS (Middle East Respiratory Syndrome) veroorzaakten uitbraken en epidemieën in 2002/2003 en 2012. Het meest recente coronavirus, SARS-CoV-2, creëerde wereldwijde ravage en beïnvloedde ieders leven sinds 2019. Net zoals zijn voorgangers SARS en MERS, is SARS-CoV-2 in staat om ernstige ziekte te veroorzaken met kans op verschillende lange termijn gezondheidsklachten (die nog niet volledig worden begrepen).  

Figuur 1. De structuur van een coronavirus. Aangepast van “Human Coronavirus structure”, met BioRender.com (2021). Gehaald van https://app.biorender.com/biorender-templates 

Het verschijnen van een nieuw coronavirus en de verspreiding ervan proberen te voorkomen waren niet onze enige zorgen. Elke paar weken of maanden krijgen we te horen over nieuwe varianten met andere ziekte- en besmettelijkheid profielen dan het origineel. Dit roept de volgende vraag op: Hoe beschermd zijn we tegen deze nieuwe varianten? 

Wat zijn COVID-19 varianten en hoe ontstaan ze?

Tijdens virusreplicatie kan het virale genoom een random genetische mutatie krijgen (fouten in het kopiëren van het genoom). Dit proces gebeurt constant en levert best wat voordeel op voor het virus. De mutaties zorgen er namelijk voor dat het virus zich kan aanpassen aan de omgeving, van de ene gastheer naar de andere kan bewegen, en de antivirus-mechanismen van ons immuunsysteem kan omzeilen. Deze mutaties kunnen er voor zorgen dat het virus besmettelijker is en meer in staat is om ernstige ziektes te veroorzaken.  

Vooral mutaties in het spike-eiwit van SARS-CoV-2 (Figuur 1) zijn belangrijk. Dit is het deel van het virus dat receptoren van de gastheercel herkent en zich daaraan bindt, om zo een infectie te beginnen. Daarnaast is het spike-eiwit het buitenste deel van het virus en ook de regio coderend voor covid vaccins. Het immuunsysteem van eerder geïnfecteerde of gevaccineerde gastheren kan deze gemakkelijk herkennen, maar mutaties in het eiwit kunnen er voor zorgen dat het herkennen wat minder makkelijk gaat.

Hoewel dit process de hele tijd nieuwe varianten produceert zijn de meeste mutaties niet zorgwekkend genoeg en blijven deze ook niet lang in de populatie. Maar sommige varianten zoals Delta en Omicron kunnen misschien besmettelijker zijn en ernstigere ziekten veroorzaken, of kunnen invloed hebben op de effectiviteit van behandelingen en vaccins. Deze worden geclassificeerd als Variants of Concern (VoC)

Geeft blootstelling aan de eerdere COVID-19 varianten bescherming tegen de nieuwe varianten, zoals Omicron?

Gao et al. (2002) zochten naar antwoorden hierop in verband met de Omicron variant. Deze werd besmettelijker door mutaties in spike-eiwit, wat zorgde voor een hogere bindingsaffiniteit voor de receptor van de gastheer. Veel rapporten en recente data tonen aan dat de neutraliserende antilichamen gemaakt tegen het originele SARS-CoV-2 (Figuur 2b), veel minder effectief zijn tegen de Omicron variant bij infectie of vaccinatie. Dit kan komen omdat ons immuunsysteem het virus minder makkelijk kan herkennen door de mutaties. Desondanks hadden de meeste mensen geen ernstige klachten, wat suggereert dat andere gebieden van het immuunsysteem deze variant nog steeds herkennen en nog steeds bescherming bieden. 

Figuur 2. Mechanismen van T en B cellen tegen virussen. Aangepast van “De versterking van T en B cellen bij antigeen presenterende cellen”, met BioRender.com (2021). Gehaald van https://app.biorender.com/biorender-templates 

Naast de neutraliserende antilichamen suggereert eerder bewijs dat SARS-CoV-2 infecties of vaccinatie een sterke T-celreactie activeren, die de virusreplicatie en de ernst van klachten kunnen verminderen (Figuur 2a). Daardoor is het mogelijk dat T-cellen gemaakt tegen het originele virus nog steeds effectief zijn tegen de Omicron variant en de ontwikkeling van ernstige klachten.  

Hoewel neutraliserende antilichamen zich binden aan virusdeeltjes en voorkomen dat het virus onze cellen infecteert, richt een T-celreactie zich op cellen die al geïnfecteerd zijn en doodt ze (Figuur 2a). Zodra een virus een gastheercel infecteert, plaatst de cel kleine delen van het virus (zoals het spike-eiwit) op zijn oppervlak met behulp van major histocompatibility complex (MHC) moleculen. Door het tentoonstellen van een virusdeeltje op hun oppervlak laten deze cellen weten dat ze geïnfecteerd zijn aan het nabije immuunsysteem (zoals T-cellen). T-cellen die specifiek zijn voor dat virusdeeltje zijn dan in staat om het MHC-antigeen complex te herkennen en hun “killing” reactie te activeren.

Het recente onderzoek van Gao et al. (2022) vergeleek de specifieke spike-eiwitactivatie van mononucleaire cellen uit perifeer bloed (sommige van je witte bloedcellen) in drie groepen: 1) dubbel gevaccineerde personen door Pfizer, 2) herstellende personen die een milde of ernstige infectie hadden en 3) ongevaccineerden en niet besmette mensen. In hun experimenten zagen ze dat de spike-eiwit specifieke T-celreactie tegen Omicron significant minder was. Er was wel een kleine reactie in de herstellende groep die vergelijkbaar was met de reactie tegen het originele spike-eiwit. En de gevaccineerde groep had een vergelijkbare T-celreactie tegen Omicron en de originele spike-eiwitten. 

Deze resultaten suggereren dat de T-celreacties tegen de originele SARS-CoV-2 variant door infectie of vaccinatie ook de Omicron variant kunnen herkennen. Maar eerdere infecties geven relatief minder bescherming tegen Omicron vergeleken met de dubbel gevaccineerden met Pfizer. Deze resultaten geven een nieuw en interessant inzicht in de bescherming van het immuunsysteem tegen nieuwe varianten. Er moet wel erop gewezen worden dat ze verkregen zijn door het vergelijken van een klein aantal proefpersonen met andere variabelen die waarschijnlijk ook invloed hadden op de resultaten. Daarnaast werd er alleen gekeken naar perifere bloedmonsters die wel kostbare informatie opleveren, maar geen volledige representatie zijn voor de volledige immuunrespons van ons lichaam. 


Link to the original post: Gao, Y., Cai, C., Grifoni, A. et al. Ancestral SARS-CoV-2-specific T cells cross-recognize the Omicron variant. Nat Med (2022).

Additional sources

  1. Centers for Disease Control and Prevention. (n.d.). SARS-COV-2 variant classifications and definitions. Centers for Disease Control and Prevention. Retrieved February 7, 2022, from https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/variants/variant-classifications.html#anchor_1632154493691 
  2. Centers for Disease Control and Prevention. (n.d.). Omicron variant: What you need to know. Centers for Disease Control and Prevention. Retrieved February 7, 2022, from https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/variants/omicron-variant.html 
  3. Callaway, E. (2021). Beyond omicron: What’s next for Covid’s viral evolution. Nature, 600(7888), 204–207. https://doi.org/10.1038/d41586-021-03619-8 

Featured image: https://pixabay.com/vectors/corona-covid-19-coronavirus-virus-4942823/


Vertaald door: Liang Hobma