Особенности формирования гибридного гуморального иммунитета к SARS-CoV-2

Введение

Новая коронавирусная инфекция за три года пандемии продемонстрировала всю степень угрозы человечеству, которую могут нести в себе такие патогены, как SARS-CoV-2. По официальным данным, пандемия унесла жизни свыше 6,8 миллионов человек, что делает её одной из самых смертоносных в истории¹. В общей сложности за данный период было выявлено около 676 млн случаев заражения SARS-CoV-2 (8,4% населения Земли), однако истинная распространённость, вероятно, больше, так как не все случаи были официально зарегистрированы и подтверждены². Несмотря на накопленный за прошедший период опыт и полученные знания о патогенезе, диагностике и методах терапии данного заболевания, COVID-19 сохраняет свою актуальность для системы здравоохранения Российской Федерации и других стран². На сегодняшний день ведущим механизмом защиты населения от SARS-CoV-2 является коллективный иммунитет, определяемый наличием 50–85% населения иммунизированного либо путём естественного заражения COVID-19, либо путем вакцинации [1].

Долгое время спорным вопросом был постинфекционный иммунитет к SARS-CoV-2, в особенности его длительность и эффективность. Множество работ посвящено вопросу сохранности антител [2—4]. Чаще всего упоминается о серопозитивности переболевших COVID-19 в течение 6–12 месяцев после выздоровления. Однако вопрос актуальных сроков вакцинации здоровых и ревакцинации переболевших лиц по-прежнему остаётся открытым. На сегодняшний день в Российской Федерации применяется 10 вакцин различных типов³. Это векторные, пептидные, рекомбинантные и цельновирионные вакцины. Безусловно, различные подходы в технологии производства вакцины обусловливают различия в развитии поствакцинального иммунитета. различия заключаются не только в возможных нежелательных явлениях [5], их частоте и тяжести [6][7], но и в эффективности сформировавшегося противовирусного ответа. Таким образом, существует необходимость в более глубоком исследовании эффективности и безопасности различных типов вакцин, для выработки дальнейших профилактических мероприятий среди населения.

Другим важным вопросом остаётся вакцинация уже переболевших СOVID-19 лиц. Термин «гибридный иммунитет» всё чаще встречается в литературе и подразумевает под собой сочетание постинфекционного и поствакцинального иммунных ответов [8][9]. Ведутся споры относительно целесообразности такой вакцинации и сроков её проведения. Основным критерием напряжённости иммунитета на сегодняшний день выступает выработка специфических антител к патогену и их сохранность на определенном «защитном» уровне.

Цель исследования — оценка динамики изменения содержания специфических антител у лиц, перенёсших COVID-19 в анамнезе и вакцинированных синтетическими пептидами SARS-CoV-2.

Материалы и методы

В исследование были включены 40 человек, перенёсших инфекцию COVID-19 в анамнезе, и затем вакцинированных синтетическими пептидами SARS-CoV-2. Средний возраст обследованных лиц составил 42±10,4 года. По гендерному признаку пациенты распределились следующим образом: мужчин — 13; женщин — 27. Клиническое исследование носило открытый, проспективный характер и проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 г., WMA Declaration of Helsinki – Ethical Principles for Medical Research Involving Human Subjects (2013), «Правилами надлежащей клинической практики в Российской Федерации», утверждёнными Приказом Минздрава России от 1.04.2016 г. № 200н. Каждый пациент подписывал добровольное информированное согласие на участие в исследовании. После перенесённой инфекции COVID-19 оценивалось содержание специфических антител к SARS-CoV-2 на 1-м, 3-м, 6-м и 12-м месяце с момента выздоровления. В дальнейшем при снижении уровня специфических антител ниже порогового значения (КП<4) всем пациентам проводилась двухэтапная иммунизация синтетическими пептидами SARS-CoV-2, разработанная ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора». Интервал между двумя введениями (V1 и V2) составлял 21 сутки. Наблюдение за динамикой формирования гибридного иммунитета осуществлялось на следующих контрольных точках: за сутки до вакцинации, через 21 день после введения второй дозы и через 3 месяца с момента вакцинации. Определение в сыворотке крови специфических IgG к S-белку (Spike-protein) SARS-CoV-2 проводилось полуколичественно с помощью метода твердофазного иммуноферментного анализа на тест-системах «Вектор-Бест». Результаты исследуемых образцов вычислялись в коэффициенте позитивности (КП) по формуле: КП = ОПобр./ОПкрит. Результат анализа считался положительным, если КП образца ≥ 1,2; отрицательным, если КП образца <0,8; пограничным, если 0,8≤ КПобразца <1,2. Дополнительно пациентам количественно определяли антитела класса IgG к N-белку SARS-CoV-2 методом иммуноферментного анализа в сыворотке крови на тест-системе, разработанной и произведённой ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера. Концентрация антител выражалась в условных единицах в мл буферного раствора (у.е./мл) и оценивалась следующим образом: образцы, у которых рассчитанная концентрация ниже 100 у.е./мл (предел количественного определения) считается отрицательной, концентрация выше 100 у.е./мл оценивается как положительная. При этом концентрация свыше 3000 у.е./мл оценивается как очень высокий уровень наличия специфических IgG, концентрация в диапазоне 3000–1501 у.е./мл оценивается как высокий уровень, концентрация в диапазоне 1500–751 у.е./мл — как средний уровень, концентрация в диапазоне 750–187 у.е./мл — низкий уровень, концентрация в диапазоне 186–100 у.е./мл — как очень низкий уровень.

Статистическая обработка данных проведена с использованием программы STATISTICA 10 (StatSoft Inc., США). Описательную статистику количественных признаков представляли в виде центральной тенденции медианы и межквартильного размаха (25-й и 75-й процентили), представлено в тексте как Ме [LQ; UQ]. Попарное сравнение медиан в группах осуществляли с помощью теста Mann H.B., Whitney D.R. Сравнение общей динамики изменений внутри группы рассчитана с помощью U-критерия Фридмана. Различия признавались статистически значимыми на уровне р <0,05.

Результаты

При оценке напряжённости постинфекционного иммунитета было отмечено динамическое снижение содержания IgG к S-белку SARS-CoV-2 на протяжении года наблюдений (табл. 1). Однако к 12-му месяцу достоверно сохранялась серпозитивность у большинства испытуемых. При оценке динамики антител к ядерному белку статистически значимых изменений выявлено не было. Уровень IgG к N-белку был ниже порогового значения на большинстве контрольных точек исследования и не продемонстрировал явной тенденции у переболевших лиц. Даже через месяц после выздоровления содержание IgG к N-белку не превышало предел количественного определения.

Вторым этапом исследования стала иммунизация ранее переболевших COVID-19 лиц пептидными антигенами SARS-CoV-2. Перед иммунизацией определялось исходное содержание специфических IgG к ядерному и спайковому антигенам (табл. 2). Через 21 день после вакцинации содержание их достоверно возрастало, тенденция сохранялась на протяжении 3 месяцев наблюдений после вакцинации. Нарастание титра антител к S-белку составило 2,6 раз к 3 месяцу, в то время как IgG к N-белку увеличились в 9,7 раз за аналогичный срок.

Полученные результаты в двух группах было интересно сравнить в одинаковых контрольных точках (1 и 3 месяца). Попарное сравнение продемонстрировало, что при иммунизации пептидными антигенами содержание IgG к S-белку SARS-CoV-2 значительно ниже, чем в группе переболевших лиц, однако тенденция их динамического изменения  разнонаправлена (рис. 1). В поствакцинальном периоде при формировании гибридного иммунитета отмечается рост, в то время как у переболевших снижение концентрации.

Аналогичный анализ содержания IgG к N-белку продемонстрировал противоположный результат, а именно в группе лиц с гибридным иммунитетом отмечен значимый рост концентрации антител в отличие от отрицательных результатов в группе переболевших лиц (рис. 2). При этом тенденция к росту содержания IgG к ядерному белку также наблюдалась в первой группе.

Обсуждение

Несмотря на сохраняющиеся противоречия в отношении роли гуморального иммунного ответа при COVID-19, особенно в условиях высокой изменчивости вируса [10], содержание специфических антител по-прежнему активно применяется в реальной клинической практике для решения целого ряда задач. В первую очередь для ретроспективной детекции факта перенесённой инфекции. Другими, не менее важными целями являются оценка напряжённости противоинфекционного иммунитета и решение вопроса о необходимости вакцинации [11]. Полученные результаты демонстрируют, что к 12-му месяцу с момента выздоровления от СOVID-19 сохраняется специфический антительный ответ, однако концентрация IgG низкая и требует вакцинации. Это согласуется с рядом ранее проведённых исследований и опровергает необходимость специфической профилактики новой коронавирусной инфекции раньше, чем через год после выздоровления [12, 13]. Важным наблюдением оказались отсутствие либо низкая концентрация специфических IgG к ядерному белку коронавируса. Известно, что N-белок преимущественно индуцирует Т-клеточный специфический иммунный ответ, а стимуляция гуморальных механизмов защиты не является ведущей для данного протеина [14]. Поэтому отсутствие антител к нему в данном случае не позволяет сделать однозначного заключения на предмет напряженности клеточного иммунного ответа и требует дальнейших исследований. Важным этапом исследования явилось наблюдение за формированием гибридного иммунитета при вакцинации пептидной вакциной. Полученные результаты продемонстрировали меньшую силу гуморального ответа на спайковый белок и при этом выраженный антительный ответ на ядерный белок. Подобные различия могут быть объяснены наличием в доступной для иммунных клеток форме пептидных N-антигенов SARS-CoV-2. В тоже время вакцина содержит пептиды с наиболее консервативными участками S-белка, но не полноценной его структурой, что сказывается на выраженности демонстрируемого гуморального ответа. Подобные особенности петидной вакцины вероятно способствуют и лучшему Т-клеточному специфическому иммунному ответу на SARS-CoV-2. Известно, что долгосрочная иммунологическая память к другим известным коронавирусным инфекциям (MERS, SARS-CoV) определялась именно специфическими Т-лимфоцитами, которые определялись в крови переболевших даже спустя 10 лет после выздоровления [18][19]. Кроме того, тенденция синтеза антител была противоположна постинфекционному периоду. К 3 месяцу наблюдений детектировался уверенный рост содержания специфических IgG у лиц с «гибридным иммунитетом», в то время как у переболевших лиц уже отмечалась слабая тенденция к снижению.

Заключение

Постинфекционный гуморальный иммунитет к SARS-CoV-2 сохраняется в течение 12 месяцев с момента выздоровления и характеризуется преимущественным синтезом специфических антител к S-белку вируса. При вакцинации пептидными антигенами SARS-CoV-2 лиц, ранее перенёсших COVID-19, гибридный иммунитет формируется преимущественно за счёт усиления синтеза специфических IgG к N-белку коронавируса, что косвенно может сигнализировать и о накоплении большего числа специфических к SARS-CoV-2 Т-лимфоцитов, обеспечивающих долгосрочную защиту от вируса.