يمكن لفيروسات كورونا البشرية أن تعزز المناعة من خلال الكستانش

خلاصة

هناك اهتمام كبير بمناعة الأجسام المضادة ضد فيروس كورونا. ومع ذلك ، ليس من الواضح ما إذا كانت فيروسات كورونا تتطور لتتجنب هذه المناعة ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما السرعة. هنا ، نعالج هذا السؤال من خلال وصف التطور التاريخي لفيروس كورونا البشري 229E. حددنا الأمصال البشرية من الثمانينيات والتسعينيات من القرن الماضي والتي كانت تحيد التتر ضد 229E المعاصر مقارنةً بالعيار المضاد لـ SARS-CoV -2 الناجم عن عدوى أو التطعيم SARS-CoV -2. اختبرنا هذه الأمصال ضد سلالة 229E المعزولة بعد جمع المصل ووجدنا عيار تحييد منخفض ضد هذه الفيروسات "المستقبلية". في بعض الحالات ، فشلت الأمصال القادرة على تحييد سلالات 229E المعاصرة ذات التتر 1: 100 في اكتشاف السلالات المعزولة 8-17 بعد سنوات. يرجع الانخفاض في تحييد الفيروسات "المستقبلية" إلى تطور المستضدات الفيروسية عند مستويات الذروة ، خاصة في مجال ارتباط المستقبلات. إذا كان من الممكن استقراء هذه النتائج لفيروسات كورونا الأخرى ، فقد يوصى بإجراء تحديثات منتظمة للقاح SARS-CoV -2. في الوقت نفسه ، يبحث الباحثون عن عقاقير جديدة لتعزيز المناعة ضد COVID -19. Cistanche tubulasa ، على سبيل المثال.

مقدمة

يحتاج جائحة SARS-CoV -2 بشكل عاجل إلى تحديد مدى فعالية مناعة الجسم المضاد ضد عدوى SARS-CoV -2. الأدلة حتى الآن واعدة. ترتبط الأجسام المضادة المحايدة والمضادة للعدوى الطبيعية بتقليل العدوى البشرية ، واللقاحات التي تحفز مثل هذه الأجسام المضادة تكون وقائية للغاية. تم تأكيد هذه النتائج في البشر من خلال العديد من الدراسات التي أجريت على الحيوانات والتي تُظهر أن الأجسام المضادة التي تحيد ذروتها من السارس -2 تحمي من العدوى والمرض.

ومع ذلك ، يُعاد إصابة البشر بالزكام بشكل متكرر "فيروس كورونا 229E و OC43 و HKU1 و NL63. على سبيل المثال ، أظهرت الدراسات المصلية أن الشخص المصاب العادي يُصاب بـ 229E كل 2-3 سنوات ، على الرغم من انخفاض معدل الإصابة ولم يتم الإبلاغ عن 229E مرة أخرى في دراسة لمدة 4- سنة حددت العدوى وفقًا لمعايير اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل الإيجابي في أمراض الجهاز التنفسي. وبغض النظر عن ارتفاع معدل الإصابة بفيروس كورونا مرة أخرى بالزكام ، فقد أدى ذلك إلى مخاوف أن مناعة الفيروس التاجي ليست "دائمة". ركزت هذه المخاوف في البداية على احتمال أن الاستجابة المناعية نفسها قد لا تدوم. يبدو هذا الاحتمال الآن غير مرجح لأن عدوى السارس -2 تحفز الأجسام المضادة وخلايا الذاكرة ب المعادلة ، مع ديناميكيات تشبه تلك الموجودة في فيروسات الجهاز التنفسي الأخرى ، يمكن لكل من عديد السكاريد القيصري والكريينوسايد زيادة نشاط إنزيم القلب وأنسجة المخ ، وتعزيز وظيفة البلعمة لخلايا التجويف البطني ، وتعزيز الاستجابة التكاثرية للخلايا الليمفاوية.

الموافقة المسبقة عن علم: الفاو سيستانش

فيروس بطيني

ولكن حتى في مواجهة الأجسام المضادة طويلة المدى ، يمكن إعادة إصابة الفيروسات بآلية أخرى: التطور المستضدي. العدوى بفيروسات الإنفلونزا ، على سبيل المثال ، تنتج أجسامًا مضادة تحمي البشر عادةً من نفس السلالة لعقود قليلة على الأقل. لسوء الحظ ، تخضع فيروسات الإنفلونزا لتطور مستضد سريع لتفادي هذه الأجسام المضادة ، مما يعني أنه على الرغم من أن المناعة ضد سلالة الفيروس الأصلية تستمر لعقود ، فإن البشر يصابون بسهولة من نسلهم في حوالي خمس سنوات. هذا التطور المستمر للأنتيجين هو السبب في تحديث لقاحات الإنفلونزا بانتظام.

هنا ، نقوم بتقييم تجريبيًا ما إذا كان الفيروس التاجي 229E قد أفلت من التحييد في الأمصال متعددة النسيلة البشرية من خلال إعادة بناء تطور الفيروس على مدى العقود القليلة الماضية. لقد وجدنا أن الأمصال التاريخية التي تحيد بشكل فعال 229E سبايك فيريونات النمط الكاذب المعاصرة أظهرت عمومًا نشاطًا ضئيلًا أو معدومًا ضد طفرات سلالات 229E المعزولة 8-17 بعد سنوات. في المقابل ، تعمل الأمصال الحديثة من البالغين عادةً على تحييد قمم عدد كبير من الفيروسات التاريخية ، بينما تعمل الأمصال الحديثة من الأطفال على تحييد قمم الفيروسات الحديثة التي تم تداولها طوال حياة الطفل بشكل أفضل. تم تفسير هذه الأنماط على أنها طفرات تطورية مستضدية ، خاصة في مجال ربط المستقبلات. إذا خضع SARS-CoV -2 لتطور مستضد سريع مماثل ، فقد يكون من المستحسن تحديث اللقاحات بانتظام لمواكبة التطور الفيروسي. أو من خلال وسائل أخرى لزيادة معدل تكاثر الخلايا الليمفاوية ، وتعزيز قدرة البلعمة من الضامة. تم العثور على Cistanche tubulosa لتعزيز وظيفة الخلايا التائية وقدرة البلعمة من الضامة.

الموافقة المسبقة عن علم: فوائد Cistanches

نتيجة

تم إجراء التحليل الوراثي للأذن 229E لتحديد السلالات التاريخية للدراسة التجريبية

ركزنا بحثنا على بروتين السنبلة الفيروسي لأنه الهدف الأساسي لتحييد الأجسام المضادة ولأن الأجسام المضادة المضادة للارتفاع هي العامل المناعي الأفضل ارتباطًا بحماية الإنسان من عدوى فيروس كورونا.

نظرًا لأن SARS-CoV -2 ينتشر في البشر منذ أكثر من عام ، نحتاج إلى اختيار فيروس كورونا آخر له تاريخ تطوري أوسع. من بين فيروسات كورونا الأربعة الشائعة المتوطنة في البشر ، يتشابه اثنان من فيروسات كورونا A 229E و NL63 مع SARS-CoV -2 من حيث أنهما يربطان مستقبلات البروتين عبر نطاقات ربط المستقبلات في المسامير. في المقابل ، يقوم اثنان من فيروسات كورونا بيتا OC43 و HKU1 بربط مستقبلات الجليكان من خلال المجال الطرفي n للارتفاع. تهيمن الأجسام المضادة التي تمنع ارتباط المستقبلات على نشاط إبطال المناعة الناجم عن عدوى SARS-CoV -2 ، لذلك نستنتج أنه على الرغم من أن SARS-CoV -2 هو فيروس كورونا من النوع B ، فمن المرجح أن يكون تطور مولد الضد الخاص به تنبأ بها اثنان من فيروسات كورونا البشرية التي تستخدم أيضًا مستقبل البروتين المرتبط بـ RBD. من بين هذين الفيروسين ، اخترنا 229E لأنه تم التعرف عليه لأول مرة في البشر قبل 50 عامًا ، بينما تم اكتشاف NL63 فقط في عام 2003.

قمنا باستقراء شجرة النشوء والتطور المكونة من 229E عمودًا فقريًا من عزلات بشرية مباشرة أو متجاوزة ، باستثناء السلالات القديمة التي تم تمريرها على نطاق واسع في المختبر. هذه الشجرة لها العديد من الميزات الهامة. أولاً ، تعمل كساعة ، مع اختلاف في التسلسل يتناسب مع تاريخ عزل الفيروس. ثانياً ، الشجرة "على شكل سلم" ولها فرع قصير على جذعها. لوحظ سابقًا شكل سلم سلالة 229E ، وهو سمة من سمات الفيروسات مثل الإنفلونزا ، حيث تؤدي الضغوط المناعية إلى دوران السكان عن طريق اختيار المتغيرات المستضدية. ثالثًا ، التجميع التسلسلي حسب التاريخ بدلاً من بلد الحجر الصحي. يشير علم التطور النسبي الذي تم تنظيمه حسب التاريخ بدلاً من الموقع الجغرافي إلى الانتشار العالمي السريع ، وهي خاصية أخرى لفيروسات الإنفلونزا البشرية. أخيرًا ، على الرغم من وجود بعض إعادة التركيب داخل الأذن ، إلا أنها تقع بين سلالات وثيقة الصلة ولا تؤثر على الهيكل الأوسع للشجرة. انخفض محتوى MDA في أنسجة القلب والكبد والدماغ للفئران النموذجية للشيخوخة تحت الحاد التي يسببها D-galactose بشكل كبير بواسطة الليتنوسين ، وزاد نشاط التيلوميراز في القلب وأنسجة المخ بشكل كبير ، وتعززت وظيفة البلعمة من الضامة البريتونية ، و تمت زيادة استجابة تكاثر الخلايا الليمفاوية ومحتوى IL -2 في الدم المحيطي بشكل ملحوظ. أظهرت أن الليتنوسيد يمكن أن يعزز وظيفة المناعة.

الموافقة المسبقة عن علم: آثار cistanche تحسن المناعة

مناقشة

لقد أثبتنا تجريبياً أن طفرات فيروسات كورونا البشرية لديها معدل تطور مستضدي كافٍ للهروب من تحييد العديد من الأمصال البشرية متعددة النسيلة في غضون عقد واحد إلى عقدين. تشير النتائج إلى أن أحد أسباب إعادة إصابة البشر بشكل متكرر بفيروس كورونا الموسمي قد يكون هو أن تطور الطفرات الفيروسية يؤدي إلى تآكل المناعة الناتجة عن الإصابات السابقة.

ما مدى سرعة تطور مستضد 229E مقارنة بفيروس الأنفلونزا؟ والجدير بالذكر أننا لم نجد دراسات تقيس المعدل الذي أدى به تطور الإنفلونزا إلى تآكل التحييد في مصل الدم البشري. ومع ذلك ، فقد اختبرت العديد من الدراسات تطور مستضد الإنفلونزا باستخدام تثبيط التراص الدموي في مصل القوارض المصابة بسلالة فيروسية واحدة. المعدل الذي يتم فيه تحييد 229E بواسطة مصل الإنسان أبطأ عدة مرات من المعدل الذي يتم به تحييد فيروسات الأنفلونزا A / H3N2 بواسطة مصل النمس ، ولكنه يمكن مقارنته بمعدل هروب فيروسات الأنفلونزا ب. ومع ذلك ، تميل أمصال النمس المصابة بسلالة واحدة من فيروس الأنفلونزا إلى التعرف على سلالات أقل من الأمصال البشرية المصابة عدة مرات بسلالات متعددة. وبالتالي ، قد يبالغ HAI في مصل النمس في تقدير معدل تآكل تطور الإنفلونزا على تحييد المصل البشري الفعلي. في هذا الصدد ، هناك حاجة إلى مزيد من العمل لإجراء مقارنة إيجابية للتطور المستضدي لهذه الفيروسات.

السؤال الكبير هو ما الذي يعنيه عملنا لتطور المستضدات المحتملة لـ SARS-CoV -2. في حين أنه من المستحيل معرفة ما إذا كان SARS-CoV -2 سيتطور مثل 229E ، فمن المؤكد أن الطفرات التي تؤثر على تحييد المصل في البشر متعدد النواقل موجودة بالفعل في سلالة SARS-CoV -2 ، على الرغم من وجود نسبة كبيرة من السكان لا يزالون ساذجين وبالتالي من المحتمل أن يكون لديهم القليل من الإجهاد المناعي للفيروس. ولكن وفقًا لملاحظاتنا ، حتى إذا تطورت فيروسات كورونا البشرية لتتجنب مناعة التحييد ، فهناك حقيقتان تقدمان الأمل. أولاً ، قد يكون مستوى المناعة المطلوب للوقاية من COVID الوخيم -19 أقل ، ربما لأن المسار الأبطأ للمرض لديه وقت أطول لتكوين استجابة مناعية أكثر من فيروس "أسرع" مثل الإنفلونزا. التفسير المتفائل هو أن المرض قد يكون خفيفًا في العادة ، حتى لو تطورت المستضدات الفيروسية لتسمح بالعدوى مرة أخرى. ثانيًا ، تستخدم العديد من لقاحات السارس {9}} الرائدة تقنيات جديدة ، مثل التوصيل المستند إلى MRNa ، والتي يمكنها بسهولة تحديث اللقاح في حالة حدوث تطور مستضد. لذلك ، نقترح أن تطور فيروس SARS-CoV -2 يجب مراقبته بحثًا عن طفرات مستضدية قد تشير إلى تحديثات لقاح منتظمة.

انقر هنا لتعزيز حصانة COVID -19

فحوصات التحييد

تم نقل خلايا 293T المستخدمة في تجارب التعادل باستخدام APN و TMPRSS2 وتم زرعها وفقًا لمعيار الفيروس الموصوف أعلاه. تم إجراء تجارب التحييد بعد 20-24 ساعات من زرع الخلايا في 96- أطباق جيدة. أولاً ، تم تخفيف عينات المصل المعطل بالحرارة بنسبة 1:10 في وسط نمو D10 ، ثم 3 مرات متتالية في 96- لوحة "إعداد" البئر لطلاء tc ، وفي النهاية تم تخفيف كل عينة بإجمالي 7 مرات. تم تخفيف كل عينة مصل مرتين. تم بعد ذلك تخفيف كل 229E من الفيروسات البطيئة ذات النمط الكاذب للحصول على قراءة luciferase لحوالي 200 ، 000 RLUs لكل بئر. تم بعد ذلك إضافة كميات متساوية من الفيروس إلى كل بئر من لوحات "مزرعة" الفيروس والمصل ، والتي تم تحضينها عند 37 درجة مئوية و 5 في المائة من ثاني أكسيد الكربون لمدة ساعة واحدة ، وبعد ذلك تم نقل 100 ميكرولتر من كل من خليط الفيروس والمصل إلى 293T-APN لوحات الخلايا -TMPRSS2 المصنفة في اليوم السابق. تم تحضين أطباق الاستنبات عند 37 درجة مئوية و 5 في المائة من ثاني أكسيد الكربون لحوالي 50-52 ساعة ، وتمت قراءة إشارة لوسيفيراز كما هو موضح أعلاه لتحديد عيار الفيروس.

تحتوي كل لوحة معادلة على قائمة بآبار تحكم إيجابية تتكون من خلايا وفيروسات ، تمت زراعتها في وسط D1 0 ولكن خالي من المصل ، وعناصر تحكم سلبية تتكون من فيروسات ولكنها خالية من الخلايا (أكدنا أيضًا أنه تم الحصول على نتائج مماثلة باستخدام الضوابط السلبية للخلايا فقط). بعد طرح قراءات الخلفية لمجموعة التحكم السلبية ، تم حساب درجة العدوى في كل تخفيف مصل كدرجة إشارة لمجموعة التحكم الإيجابية (تم حساب متوسطها عبر فتحتين تحكم موجبتين في كل صف). ثم نستخدم منحنيات محايدة لتلائم 2- منحنيات هيل المعلمة مع خطوط أساس ثابتة عند 1 و 0. لاحظ أن تركيزات المصل التي تم الإبلاغ عنها في هذه المنحنيات هي تركيزات الفيروس المحتضن مسبقًا بالمصل لمدة ساعة واحدة. تم تكرار جميع الاختبارات ، لكن بعض أزواج الفيروس المصل كان لها قراءات إضافية حيث قمنا بإعادة تشغيل أزواج الفيروس المصلي المختارة للتأكد من أن النتائج ظلت متسقة عبر أيام التجربة. في جميع الحالات ، كان الاتساق اليومي جيدًا وكانت القيم المبلغ عنها هي متوسط ​​ic50 لجميع القياسات. يمكن أن يقلل عديد السكاريد في الصحراء من محتوى MDA في المخ والقلب والكبد لنماذج الحيوانات التي تعاني من نقص المناعة ، وزيادة نشاط التيلوميراز في أنسجة القلب والدماغ ، ووظيفة البلعمة في الضامة البريتونية ، واستجابة تكاثر الخلايا الليمفاوية ، ومحتوى IL {9}} في الخلايا الليمفاوية التائية في الطحال و تركيز أيون الكالسيوم في خلايا الغدة الصعترية. تشير هذه المؤشرات إلى أن عديد السكاريد يمكن أن يعزز وظيفة المناعة.

مراجع

1. Addetia A و Crawford KHD و Dingens A و Zhu H و Roychoudhury P و Huang ML et al. تحييد Antibodترتبط بالحماية من فيروس SARS-CoV -2 في البشر أثناء اندلاع سفينة صيد معمعدل هجوم مرتفع. ياء كلين ميكروبيول. 2020 ؛ 58. https://doi.org/10.1128/JCM.02107-20 PMID: 32826322

2. Lumley SF ، O'Donnell D ، Stoesser NE ، Matthews PC ، Howarth A ، Hatch SB ، et al. حالة الجسم المضاد وحدوث عدوى SARS-CoV -2 في العاملين في مجال الرعاية الصحية. إن إنجل جي ميد. 2021 ؛ 384: 533-540. https: //doi.org/10.1056/NEJMoa2034545 بميد: 33369366

3. Polack FP و Thomas SJ و Kitchin N و Absalon J و Gurtman A و Lockhart S وآخرون. سلامة وفعاليةBNT162b2 mRNA Covid -19 لقاح. إن إنجل جي ميد. 2 0 20 ؛ 0: خالية. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577 PMID: 33301246

4. Alsoussi WB، Turner JS، Case JB، Zhao H، Schmitz AJ، Zhou JQ، et al. جسم مضاد محايد بقوةيحمي الفئران من عدوى السارس -2. ياء إمونول. 2020 ؛ 205: 915-922. https://doi.org/10.4049/جيمونول 2000583 بميد: 32591393

5. McMahan K و Yu J و Mercado NB و Loos C و Tostanoski LH و Chandrashekar A وآخرون. يرتبط بروتيكضد فيروس SARS-CoV -2 في قرود المكاك الريسوسية. طبيعة. 2020 ؛ 1-8. https://doi.org/10.1038/s41586-020-03041-6 PMID: 33276369

6. الجدران AC ، و Park YJ ، و Tortorici MA ، و Wall A ، و McGuire AT ، و Veesler D.لفيروس السارس -2 Spike Glycoprotein. خلية. 2020 ؛ 181: 281 - 292.e6. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.058 بميد: 32155444

7. Zost SJ و Gilchuk P و Case JB و Binshtein E و Chen RE و Nkolola JP وآخرون. يحيد بشكل فعال ويحميالأجسام المضادة البشرية ضد السارس -2. طبيعة. 2020 ؛ 584: 443 - 449. https://doi.org/10.1038/41586-020-2548-6 PMID: 32668443

8. Edridge AWD و Kaczorowska J و Hoste ACR و Bakker M و Klein M و Loens K وآخرون. فيروس كورونا الموسميالمناعة الوقائية قصيرة الأمد. نات ميد. 2020 ؛ 26: 1691–1693. https://doi.org/10.1038/s41591-020-1083-1 PMID: 32929268

9. Hendley JO، Fishburne HB، Jack M. Gwaltney J. Coronavirus Infection in Work Adult. أنا القسالتنفس ديس. 1972 ؛ 105: 805 - 811. https://doi.org/10.1164/arrd.1972.105.5.805 PMID: 5020629

10. شميت أو دبليو ، ألان أيد ، كوني إم كي ، فوي إتش إم ، فوكس جي بي. يرتفع في عيار الأجسام المضادة لفيروسات كورونا البشريةOC43 و 229E في عائلات سياتل خلال 1975-1979. أنا J Epidemiol. 1986 ؛ 123: 862 - 868. https: // دوى.org / 10.1093 / oxfordjournals.aje.a114315 PMID: 3008551

11. Aldridge RW ، Lewer D ، Beale S ، Johnson AM ، Zambon M ، Hayward AC ، et al. الموسمية والحصانةلفيروسات كورونا الموسمية المؤكدة معمليًا (HCoV-NL63 و HCoV-OC43 و HCoV -229 E): النتائجمن دراسة مجموعة Flu Watch. ويلكوم أوبن ريس. 2020 ؛ 5:25. https://doi.org/10.12688/wellcomeopenres.15812.2 بميد: 33447664

12. Ibarrondo FJ، Fulcher JA، Goodman-Meza D، Elliott J، Hofmann C، Hausner MA، et al. الاضمحلال السريع لـالأجسام المضادة لـ SARS-CoV -2 في الأشخاص المصابين بفيروس Covid الخفيف -19. إن إنجل جي ميد. 2020 ؛ 383: 1085-1087.https://doi.org/10.1056/NEJMc2025179 PMID: 32706954

13. كروفورد كيه إتش دي ، دينجينس أس ، إيغويا آر ، وولف سي آر ، ويلكوكس إن ، لوجي كيه ، إت آل. ديناميات مكافحة تحييدعيار الجسم في الأشهر التي تلي الإصابة بفيروس SARS-CoV -2. J تصيب ديس. 2020 ؛ 223: 197-205. https://doi.org/10.1093 / infdis / jiaa618 PMID: 33000143

14. Gaebler C و Wang Z و Lorenzi JCC و Muecksch F و Finkin S و Tokuyama M et al. تطور الجسم المضادحصانة ضد فيروس السارس -2. طبيعة. 2021. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03207-w PMID:33461210

15. Rodda LB، Netland J، Shehata L، Pruner KB، Morawski PA، Thouvenel CD، et al. السارس الوظيفيتستمر الذاكرة المناعية النوعية لـ CoV -2- بعد COVID خفيف -19. خلية. 2020 [تم الاستشهاد به في 8 ديسمبر 2020]. https: //doi.org/10.1016/j.cell.2020.11.029 بميد: 33296701

16. Wajnberg A ، Amanat F ، Firpo A ، Altman DR ، Bailey MJ ، Mansour M ، et al. مضاد للأجسام القوية معادلتستمر الإصابة بعدوى SARS-CoV -2 لعدة أشهر. علوم. 2020 ؛ 370: 1227-1230. https://doi.org/10.1126 / science.abd7728 PMID: 33115920

17. Couch RB، Kasel JA. مناعة الانفلونزا عند الانسان. Annu Rev Microbiol. 1983 ؛ 37: 529-549. https: // دوى.org / 10.1146 / annurev.mi.37.100183.002525 PMID: 6357060