Разбираем мир микробиологии по кусочкам
Кто выиграет в этой гонке вооружений: SARS-CoV-2 или наша иммунная система?
Коронавирусы — это семейство вирусов, которое десятилетиями вызывало респираторные и кишечные заболевания разной степени тяжести у людей и животных. Большинство человеческих коронавирусов вызывают простуду; однако некоторые типы, такие как SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome или тяжелый острый респираторный синдром) и MERS (Middle East Respiratory Syndrome или ближневосточный респираторный синдром), вызывали вспышки эпидемий в 2002-2003 и 2012 годах, соответственно. Самым последним коронавирусом, который вызвал глобальный хаос и повлиял на жизнь каждого человека с момента его первоначального выявления в 2019 году, является SARS-CoV-2. Подобно своим предшественникам SARS и MERS, SARS-CoV-2 способен вызывать тяжелые заболевания с различными долгосрочными последствиями для здоровья, которые до сих пор до конца точно не установлены.
Появление нового коронавируса и наша неспособность контролировать его быстрое распространение были не единственной нашей проблемой…Каждые пару недель или месяцев мы слышали о появлении новых штаммов с новыми профилями заболеваний, которые развились от SARS-CoV-2. Возникает вопрос: насколько мы защищены от этих новых штаммов?
Что такое штаммы COVID-19 и как они появляются?
Во время репликации вируса геном вируса может приобретать случайные генетические мутации – ошибки, возникающие при копировании генома. Этот процесс происходит постоянно и весьма выгоден для вируса, поскольку мутации позволяют ему приспосабливаться к окружающей среде, переходить от одного вида хозяина к другому и уклоняться от противовирусных механизмов нашей иммунной системы. Эти мутации позволяют вирусу стать более трансмиссивным и/или улучшает его способность вызывать более тяжелые варианты заболевания.
В частности, большое значение имеют мутации спайкового белка SARS-CoV-2 (Изображение 1). Эта область вируса отвечает за распознавание и контакт с рецепторами клетки-хозяина, что и инициирует инфекцию. Поскольку спайковый белок является внешней частью вируса, а также областью вируса, кодируемой вакцинами против COVID-19, иммунная система ранее инфицированных или вакцинированных людей может легко распознать исходный белок. Следовательно, мутации в этом регионе могут препятствовать способностям иммунной системы распознавать вирус.
Хотя процесс мутации постоянно приводит к появлению новых штаммов, большинство из них сохраняются в популяции надолго. Но некоторые варианты, такие как Дельта и Омикрон, имеют повышенную скорость передачи, вызывают более тяжелое заболевание или даже могут влиять на эффективность лечения и вакцин. Они классифицируются как штаммы повышенной опасности (Variant of concern или VoC).
Обеспечивают ли защиту более ранние штаммы COVID-19 от новых штаммов, таких как Омикрон?
Гао с коллегами попытались ответить на этот вопрос с отсылкой к штамму Омикрон, который имеет повышенную трансмиссивность из-за мутаций спайкового белка, обеспечивающий более высокую и точную связь вирусного рецептора с клеткой хозяина. Многие отчеты и данные указывают на то, что нейтрализующие антитела, вырабатываемые в ответ на SARS-CoV-2 (Изображение 2b) в результате инфекции или вакцинации, гораздо менее эффективны против варианта Omicron, возможно, из-за сниженной способности его распознавать. Несмотря на это, у большинства людей не развились тяжелые степени заболевания, что говорит о том, что другие области иммунной системы все еще распознают вирус и обеспечивают некоторую защиту от него.
Помимо нейтрализующих антител, данные прошлых лет также свидетельствуют о том, что заражение SARS-CoV-2 или вакцинация от коронавируса также вызывают сильный иммунный ответ Т-клеток, который может препятствовать репликации вируса и возникновению тяжелых осложнений (Изображение 2а). Следовательно, возможно, что ответы Т-клеток, генерируемые против исходного вируса, все еще эффективны против Омикрона и развития тяжелых последствий заболевания.
В то время как нейтрализующие антитела связываются с вирусными частицами и затем предотвращают заражение вирусом наших клеток, ответ Т-клеток нацелен на атаку инфицированных вирусом клеток (Изображение 2а). Как только вирус заражает клетку хозяина, инфицированная клетка обрабатывает небольшие части вируса (например, спайковидные белки) и отображает их на своей поверхности с помощью молекул главного комплекса гистосовместимости (ГКГ). Показывая часть вируса на своей поверхности, эти клетки уведомляют окружающие иммунные клетки, такие как Т-клетки, о том, что они инфицированы. Т-клетки, которые специфичны для определенной части вируса, способны распознавать этот комплекс и инициировать “убийство”.
В своем исследовании Гао с коллегами пытались ответить на этот вопрос, сравнив специфическую активацию мононуклеарных клеток периферической крови в присутствии спайк белков в трех группах участвовавших: 1) люди, которые были дважды вакцинированы вакциной производства Pfizer, 2) выздоравливающие люди, перенесшие легкую или тяжелую форму инфекции, и 3) непривитые и неинфицированные люди. В ходе экспериментов было замечено, что ответ Т-клеток, связанный с присутствием спайкового белка против штамма Омикрон, был значительно ниже, по сравнению с группой выздоравливающих людей и по сравнению с ответом на исходный спайковый белок. Тем не менее, группа вакцинированных индивидуумов имела аналогичный ответ Т-клеток как против омикронного, так и против оригинального спайкового белка.
В целом, эти результаты свидетельствуют о том, что Т-клеточный ответ, вызванный исходным вариантом SARS-CoV-2 посредством инфекции или вакцинации, может перекрестно распознавать вариант Омикрон. Однако, предшествующие инфекции обеспечивают более низкий уровень защиты от Омикрон, по сравнению с людьми, которые были дважды вакцинированы вакциной Pfizer. Хотя эти результаты дают интересное представление об иммунной защите от новых вирусных штаммов, следует учитывать, что результаты были получены путем сравнения небольшого числа испытуемых. Нельзя и отрицать присутствие других искажающих факторов, которые могли повлиять на результаты. Кроме того, в исследовании рассматривались только образцы периферической крови, которые дают ценную информацию, но не дают полного представления ответа иммунной системы нашего организма.
Перевод был сделан Марией Мартыновой
Оригинальная статья: Gao, Y., Cai, C., Grifoni, A. et al. Ancestral SARS-CoV-2-specific T cells cross-recognize the Omicron variant. Nat Med (2022).
Дополнительные источники:
- 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
- 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
- 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
Изображение: https://pixabay.com/vectors/corona-covid-19-coronavirus-virus-4942823/
micro-bites.org 