Frumubundið ónæmissvar hjá sjúklingum eftir SARS-CoV-2 sýkingu

Abstract

Frá því snemma árið 2020 hefur sjúkdómurinn COVID-19 sem er veirusýking af völdum SARS-CoV-2 veirunnar verið heimsfaraldur. Í mars 2023 höfðu 209.137 tilfelli verið greind á Íslandi og 259 manneskjur látið lífið. Ónæmiskerfið samanstendur af eitlum, frumum ónæmiskerfisins, vessabundnum þáttum og boðefnum sem berjast gegn sýklum. T-frumurnar sem tilheyra sértæka ónæmissvarinu er skipt niður í CD4+ T hjálparfrumur og CD8+ T drápsfrumur. Sértækt ónæmissvar gegn veirum einkennist af Th1/Th17 T frumusvari og mótefnasvari B-fruma. Markmið verkefnisins var að rannsaka og skoða minnissvar T-fruma gegn SARS-CoV-2 veirunni í einstaklingum sem greindust með COVID-19 sjúkdóminn á Íslandi. Einkjarna frumur voru einangraðar úr heilblóði frá 80 COVID-19 sjúklingum 16-66 vikum eftir COVID-19 sýkingu. Frumurnar voru örvaðar með SARS-CoV-2 próteinum (S1, RBD og N) og rannsakaðar í frumuflæðisjá.Sértækt T-minnissvar var til staðar hjá 99% (79/80) þátttakenda. Fyrir bæði CD4+ of CD8+ T-frumur var meirihluti sýnanna sem svöruðu prótein örvun og sama má segja með sýni sem voru jákvæð fyrir einhverju af þeim 4 boðefnum (IFN-γ, IL-2, IL-6 og TNF-α) sem prófað var fyrir eftir prótein örvun. Sjúklingar sem lögðust inn á sjúkrahús voru með hærra hlutfall CD4+ frumum jákvæðum fyrir einu boðefni en sjúklingar sem lögðust ekki inn, en á hinn vegin er kom að fjölvirkum CD4+ seytandi frumum. Tjáning á IFN-γ, IL-2 og TNF-α var hærra hjá innlögðum sjúklingum eftir örvun með S1 próteini eða triple próteinum; S1 (IFN-γ: P=0,033656; IL-2: P=0,0033750; TNF-α: P=0.000399) og triple (IFN-γ (P=0,002492), IL-2 (P=0,002118), TNF-α (P=0.000017)). Hlutfall CD4+IL2+ og CD4+IL6+ T frumna var lægra hjá innlögðum sjúklingum eftir örvun með N próteini; CD4+IL2+ (IFNγ+IL6+ (P=0,021736) og TNF+IL6+ (P=0,018423)) og CD4+IL6+ (IFNγ+IL2+ (P=0,012346) og IL2+TNF+ (P=0,030392)). Þegar fylgni milli mótefnasvars og T frumusvars var skoðuð sást veik neikvæð fylgni milli S1 sértækra IgM og IgG mótefna en einnig hjá N sértækum IgG mótefnum. Langvarandi T-frumu sértækt minnissvar er enn til staðar allt að 15 mánuðum frá upphafi SARS-CoV-2 sýkingar. Þar sem enginn munur sást milli vikna eftir upphaf einkenna drögum við þá ályktun að T-frumu minni viðhelst að minnsta kosti 15 mánuði eftir sýkingu. Niðurstöðurnar benda einnig til að mynstur T frumusvars stjórnist af samspili mismunandi ónæmisvirkni epitópa sýkils og alvarleika sjúkdóms. Ákveðið mynstur sést þar sem sjúklingar sem lögðust ekki inn virðast vera með hærri tjáningu en sjúklingar sem lögðust inn á sjúkdómstímabilinu en aðeins ákveðnir undirhópar T-frumna sýna marktækan mun.

Since early 2020 the disease COVID-19, caused by SARS-CoV-2 has been a worldwide pandemic. As of March 2023, there have been 209,137 confirmed cases in Iceland, causing 259 fatalities. The immune system consists of lymph nodes, immune cells, humoral factors and cytokines which fight against pathogens. T-cells belong to the adaptive immune system and are divided into CD4+ T helper cells and CD8+ T cytotoxic cells. An adaptive immune response against viruses is defined by Th1/Th17 cell response and B-cell antibody response.The aim of the project was to investigate cell mediated immune response of T-cells in SARS-CoV-2 in COVID-19 patients in Iceland.Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were isolated from whole blood of 80 COVID-19 patients 16-66 weeks post infection. The cells were stimulated with SARS-CoV-2 specific proteins (S1, RBD and N) and analysed in a flowcytometer. All but one patient showed a positive response after protein stimulation. For both CD4+ and CD8+ T-cells the majority of the samples were positive for any stimulation and the same can be said about samples positive for any cytokine (IFN-γ, IL-2, IL-6 and TNF-α) after a certain protein stimulation. Inpatients had a higher ratio of CD4+ cells expressing a single cytokine compared to outpatients, but the exact opposite when it came to polyfunctional CD4+ T-cells. Expression of IFN-γ, IL-2 and TNF- were higher in inpatients after stimulation with S1 or triple proteins; S1 (IFN-γ: P=0.033656; IL-2: P=0.0033750; TNF-α: P=0.000399) and triple (IFN-γ (P=0.002492), IL-2 (P=0.002118), TNF-α (P=0.000017)). Ratio of CD4+IL2+ and CD4+IL6+ T-cells were lower with inpatients after N protein stimulation; CD4+IL2+ (IFNγ+IL6+ (P=0.021736), TNF+IL6+ (P=0.018423)) and CD4+IL6+ (IFNγ+IL2+ (P=0.012346), IL2+TNF+ (P=0.030392)). No statistical significance was seen when comparing weeks post symptoms onset. Correlation between humoral antibody response and T-cell mediated response showed a weak negative correlation between S1 specific IgM and IgG antibodies, and with N specific IgG antibodies. T-cell specific memory response is seen in individuals previously infected with SARS-CoV-2 for up to 15 months post infection. While no difference was seen between weeks post symptoms onset, we can conclude that the memory T-cell response is stable for quite some time. A specific trend is seen regarding differences between inpatients and outpatients. Most often the trend is that outpatients are showing a higher T-cell expression than inpatients where specific subgroups of cytokine expressing T-cells show a difference.