Natural sciences [2021-09-03]

Pamięć immunologiczna w walce z COVID-19

— Marcin Behrendt

Po dwóch dawkach szczepionki większość osób wytwarza przeciwciała skierowane przeciwko wirusowi SARS-CoV-2. U ozdrowieńców pierwsza dawka szczepionki działa analogicznie jak druga u osób wcześniej niechorujących – dowodzą naukowcy z UMK.

Zespół kierowany przez prof. dr. hab. Andrzeja Tretyna z Wydziału Nauk Biologicznych i Weterynaryjnych UMK prowadzi badania wybranych parametrów odpowiedzi immunologicznej u osób zaszczepionych przeciwko SARS-CoV-2 oraz ozdrowieńców. Wyniki pilotażowych badań przeprowadzonych w lutym i marcu 2021 roku wśród 477 osób, które chorowały na COVID-19 i/lub zostały zaszczepione preparatem Pfizer/BioNTech, zostały opublikowane przez czasopismo "Cells" w artykule "Differences in the Concentration of Anti-SARS-CoV-2 IgG Antibodies Post-COVID-19 Recovery or Post-Vaccination".

- Nasze badania zainicjowaliśmy krótko po wprowadzeniu w Polsce programu szczepień - wyjaśnia prof. Andrzej Tretyn. Ze względu na dostępność preparatów podczas szczepienia grupy "zero" na początku badań analizowaliśmy próbki krwi pozyskane od osób szczepionych preparatem mRNA Comirnaty.

W doświadczeniu wzięły udział 362 kobiety i 115 mężczyzn w wieku od 18 do 93 lat. Wyniki analizowano w kilku podgrupach:

1. zdrowych i nieszczepionych,
2. nieszczepionych z potwierdzoną bezobjawową infekcją SARS-CoV-2,
3. nieszczepionych po infekcji objawowej,
4. dwa lub trzy tygodnie po przyjęciu pierwszej dawki szczepionki niechorujących na COVID-19
5. od jednego do pięciu tygodni po drugiej dawce szczepionki niechorujących na COVID-19,
6. szczepionych jedną lub dwiema dawkami z potwierdzoną infekcją.

Naukowcy skupili się na analizie wybranych elementów humoralnej oraz komórkowej odpowiedzi immunologicznej. W ramach badań przeprowadzili ilościowe testy pozwalające precyzyjnie określić stężenie przeciwciał o właściwościach neutralizujących, skierowanych przeciwko antygenowi S1 wirusa SARS-CoV-2 oraz testy umożliwiające określenie aktywności komórek T reagujących na patogen poprzez wykrywanie interferonu gamma, istotnej cząsteczki sygnałowej układu immunologicznego.

- Przeciwciała IgG są istotnym markerem odporności, a ich obecność świadczy o tym, że zaszła reakcja układu odpornościowego, ale nie są one jej główną siłą – wyjaśnia dr Joanna Szczepanek. - Należy pamiętać, że nawet niski poziom przeciwciał może skutecznie chronić przed infekcją.

Przeciwciała są kluczowe w rozpoznawaniu i zneutralizowaniu wirusów, które nie przedostały się do komórek. W zapobieganiu rozwojowi ciężkich postaci COVID-19, po przedostaniu się wirusa do wnętrza komórek, kluczowe znaczenie ma odpowiedź komórkowa, w której uczestniczą specyficzne limfocyty T wydzielające cytokiny.

Naukowcy zauważyli duże zróżnicowanie odpowiedzi immunologicznej. Stężenie przeciwciał IgG anty-SARS-CoV-2 u badanych osób wahało się od 0 do 38 400 BAU/ml (BAU, czyli Binding Affinity Units jest jednostką do oznaczania przeciwciał anty-SARS-CoV-2 rekomendowaną przez Światową Organizację Zdrowia).

Opublikowane dotychczas wyniki badań innych zespołów potwierdzają, że ochronne działanie naturalnego zakażenia SARS-CoV-2 wynosi od 81 do 100 proc. - Rozpoczyna się 14. dnia po zakażeniu i utrzymuje przez okres od pięciu do ośmiu miesięcy – tłumaczą biolodzy z UMK.

Na podstawie własnych analiz zaobserwowali, że u części osób, które bezobjawowo przeszły COVID-19, przeciwciała nie są wykrywane. Stosunkowo niskie stężenia przeciwciał IgG wykryto u osób, które przeszły zakażenie skąpoobjawowo, oznaczanych po kilkunastu tygodniach od dodatnich wyników testu, co może wskazywać na wysokie ryzyko reinfekcji. Toruńscy naukowcy uważają, że osoby, które chorowały na COVID-19, powinny się zaszczepić, aby wzmocnić i utrwalić odporność. Na podstawie wyników badań można również wnioskować, że humoralna odpowiedź immunologiczna wywołana naturalną infekcją u ozdrowieńców jest istotnie wzmacniana po podaniu już pojedynczej dawki.

Po dwóch dawkach szczepionki większość osób wytwarza przeciwciała o właściwościach neutralizujących, a w ich krwi obecne są zaktywowane limfocyty, co potwierdza skuteczność szczepionki mRNA w inicjowaniu odpowiedzi immunologicznej na poziomie 95 proc. U pacjentów po przebytym COVID-19, w trzecim tygodniu od przyjęcia pierwszej dawki szczepionki, miano przeciwciał IgG było ponad 11-krotnie wyższe niż u nieszczepionych ozdrowieńców.

- U tych osób oznaczamy najwyższe poziomy przeciwciał IgG anty-SARS-CoV-2 zarówno po przyjęciu pierwszej, jak i drugiej dawki szczepionki – tłumaczy prof. Tretyn. - Natomiast u ozdrowieńców pierwsza dawka szczepionki działa analogicznie jak druga (przypominająca) u osób, które wcześniej nie chorowały. Z naszych bieżących obserwacji wynika, że podanie drugiej dawki ozdrowieńcom nie wpływa już istotnie na sam poziom przeciwciał, może jednak mieć znaczenie dla trwałości odpowiedzi.

Badacze nie stwierdzili istotnej korelacji wyników z płcią pacjentów, aczkolwiek nieznacznie niższe stężenia IgG anty-SARS-CoV-2 oznaczyli u mężczyzn w porównaniu z kobietami, w każdej z analizowanych podgrup. Najsilniejszą odpowiedź zaobserwowano u osób w wieku 36-55 lat. U pacjentów po 65. roku życia wykryto niższe miana przeciwciał, a wyraźna różnica była zauważalna u osób po 80. roku życia oraz u pacjentów z chorobami przewlekłymi, zwłaszcza cukrzycą, chorobami tarczycy, schorzeniami o podłożu zapalnym. Osoby niereagujące na szczepienie stanowią ok. 5 proc. – Naszym zdaniem istnieje konieczność prowadzenia specjalnego nadzoru serologicznego u osób w wieku 65+ i/lub osób z przewlekłymi chorobami współistniejącymi, jak również rozważenia przyjęcia dawek utrwalających u tych pacjentów, aby zapewnić im właściwą ochronę immunologiczną przed infekcją – mówi prof. Tretyn.

Wciąż nie mamy dostatecznych informacji na temat trwałości odpowiedzi poszczepiennej. Zarówno po przebytym zakażeniu, jak i w wyniku szczepienia w organizmie powinny pozostać komórki pamięci, zdolne do wytworzenia dużej ilości przeciwciał w krótkim czasie, w wyniku kontaktu z tym samym patogenem.

- Pamięć immunologiczna, którą warunkuje obecność limfocytów B, jak i komórek T CD8+ (cytotoksycznych) i komórek T CD4+ (pomocniczych), jest podstawą trwałości odporności po objawowym lub bezobjawowym zakażeniu SARS-CoV-2 lub nabytej w efekcie szczepienia – tłumaczy dr Szczepanek. - Zarówno w przypadku naturalnego przechorowania, jak i w wyniku szczepienia odpowiedź komórkowa powinna być długoterminowa. W badaniach, w których uczestniczyli ozdrowieńcy po zakażeniach SARS-CoV(-1), specyficzne przeciwciała wykrywane były po kilku latach od infekcji, a reaktywne wobec antygenów tego wirusa limfocyty T nawet po kilkunastu latach. Wciąż nie wiemy, jak długotrwała będzie odporność po infekcji wirusem SARS-CoV-2, a tym bardziej nabyta w wyniku szczepienia.

Monitorowanie odpowiedzi poszczepiennej układu immunologicznego jest jednym z kluczowych etapów badania skuteczności szczepionek, dlatego jego ważnym elementem jest wykonywanie regularnych pomiarów poziomu przeciwciał wśród wybranych osób, dzięki któremu poznajemy dynamikę tej odpowiedzi. - W pierwszej kolejności do badania włączyliśmy osiem osób szczepionych preparatem Pfizer/Biontech - opowiada dr Monika Skorupa z Wydziału Nauk Biologicznych i Weterynaryjnych UMK. - Od maja w badaniu uczestniczą również osoby szczepione preparatem Oxford/AstraZeneca. Aktualnie uczestnicy mają wykonywane regularne comiesięczne pomiary stężenia IgG anty-SARS-CoV-2 oraz analizy odpowiedzi komórkowej co 2-3 miesiące. Na podstawie wyników uzyskanych w pierwszej grupie zaobserwowano, że najwyższe stężenia przeciwciał oznaczane są w 2-3 tygodniu po drugiej iniekcji, a już po 4 miesiącach od szczepienia poziom przeciwciał obniża się poniżej uzyskanego przed przyjęciem drugiej dawki.

- Mamy koniec sierpnia, więc dla niektórych z nas jest to już ósmy miesiąc po szczepieniu – mówi prof. Tretyn, który w eksperymencie uczestniczy od stycznia. – Wśród nas są osoby, u których w próbkach krwi przeciwciała, jak również zaktywowane limfocyty T są już niewykrywane. Dlatego wydaje się, że trzecia dawka szczepionki jest nieunikniona. Obecnie w Polsce nie można jeszcze zaszczepić się trzecią dawką. My chcemy świadomie podjąć decyzję o jej przyjęciu na podstawie znajomości naszego statusu immunologicznego.

W badaniu prowadzonym wśród pracowników UMK biolodzy porównują również różnice między dostępnymi w Polsce różnymi szczepionkami. Dane w tym badaniu są wciąż gromadzone, a wyniki wymagają opracowania. Niemniej jednak można stwierdzić, że najwyższe poziomy przeciwciał oznaczane są w surowicy osób szczepionych preparatami mRNA. U osób, które przyjęły szczepionki wektorowe, odpowiedź immunologiczna pojawia się później. Przypuszczalnie jednodawkowa szczepionka firmy Johnson&Johnson jest skuteczniejsza u ozdrowieńców. Pomimo intensywnie prowadzonych badań naukowych i klinicznych wciąż nie wiadomo, jak długo specyficzne przeciwciała zapewniają ochronę przed infekcją oraz jakie miano przeciwciał zapewnia ochronę przed ciężkim przebiegiem COVID-19.

Prof. Andrzej Tretyn jest kierownikiem grantu pt. "Ocena humoralnej i komórkowej odpowiedzi immunologicznej u pracowników UMK po przebytym zakażeniu SARS-CoV-2 i/lub poddanych szczepieniom przeciw COVID-19", prowadzonego wśród pracowników toruńskiej uczelni, finansowanego z grantu rektora UMK. Wkrótce rozpoczną się zapisy do trzeciego etapu realizacji projektu, w ramach którego od 27 września na obecność przeciwciał przebadane zostaną próbki krwi pobrane od wszystkich chętnych osób, które uczestniczyły w pierwszym lub/i drugim etapie badań. Członkowie zespołu prof. Tretyna zaangażowani są również w projekt "Ograniczenie negatywnych skutków COVID-19 poprzez działania profilaktyczne i zabezpieczające skierowane do służb medycznych", który realizowany jest wśród pracowników służby zdrowia naszego województwa i jest prawdopodobnie największym tego typu przedsięwzięciem w Polsce. Działania prowadzone są w ramach Osi Priorytetowej 9 Solidarne społeczeństwo, Działanie 9.3 Rozwój usług zdrowotnych i społecznych, Poddziałanie 9.3.1 Rozwój usług zdrowotnych. Projekt został przygotowany przez Samorząd Województwa Kujawsko-Pomorskiego. Partnerem projektu jest NZOZ Pracownia Genetyki Nowotworów, z którą naukowcy ściśle współpracują w zakresie działań przeciwcovidowych.