Сюрпризы T-клеточных ответов на SARS-CoV-2
Как и анонсировано вчера этот пост посвящён новой научной информации о Т-клеточном иммунитете при SARS-CoV-2 инфекции/COVID-19. Эти данные опубликованы в журнале Cell (очень авторитетный научный журнал). Пока статья на стадии препринта, но она уже прошла рецензирование и принята к печати (https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.05.015.)
Для понимания сути этой работы необходимы элементарные знания о различных типах T-клеток и о том, как они распознают и нейтрализуют «врагов». Даже в очень упрощенном виде это не тот случай, когда всё понятно «с первого захода». Поэтому это пост построен следующим образом: сначала самые элементарные сведения о Т-клетках, затем резюме основных результатов работы, которой посвящён этот пост и в конце, в виде «факультативного» приложения, популярное описание основных механизмов Т-клеточного иммунитета.
В системе адаптивного иммунитета главной «боевой единицей» являются лимфоциты. Последние, как читатели блога уже знают, делятся на В- и Т- лимфоциты (часто, называемые В- и Т- клетками). В-лимфоциты ответственны за выработку антител. Для этого, как правило, им нужна помощь определённого типа Т-лимфоцитов, которые называются Т-хелперами (Т-helpers) или, для ревнителей чистоты языка, Т-помощниками.
Т-лимфоциты подразделяются на субпопуляции (это любимое словечко иммунологов). Маркёрами субпопуляций являются характерные для них клеточные белки, которые определяются с помощью соответствующих моноклональных антител. Кроме этого с помощью антигенных маркёров можно определить и состояние Т-клеток (покой или активация) и их «запрограммированность» на определённые антигены. Имена различных субпопуляций лимфоцитов, для неспециалистов труднопроизносимы и ещё более трудно запоминаемы. Скажем, CD69+C137+ и т.д., эта цепочка может продолжаться. В этих именах часто встречается CD... Например: CD3, CD4, CD8, CD19 и множество других; ряд чисел не непрерывный, так сложилось исторически. Бедные студенты, которым нужно это запоминать! Все эти CD (сокращение от cluster of differentiation) являются белками, характерными для тех или иных лимфоцитов. Если CD маркер присутствует ставится +, если отсутствует -. Все Т-клетки CD3+ , т.е. CD3 это маркёр Т-клеток.
Есть две основных субпопуляции Т-клеток: Т-хелперы (CD4+) и цитотоксические Т-клетки (CD8+). Последние ещё часто называют CTL (сytotoxic T-lymphocytes).
Выявить и охарактеризовать Т-клеточные иммунные ответы технически очень сложно. Для это нужно работать с живыми клетками, что всегда намного сложнее, чем с растворимыми молекулами, каковыми являются антитела. Кроме этого механизмы Т-клеточного иммунного ответа значительно сложнее, чем у антительного ответа. Но понять, что творится в «епархии» Т-клеток крайне важно. Ведь защитный иммунитет редко может быть обеспечен только антителами. А в случае SARS-CoV-2 это особенно актуально, так как этот вирус не накапливается в крови в больших количествах и, вообще, регистрируется в крови очень редко. А ведь кровяное русло это основной «плацдарм» для защитных действий антител.
Теперь об основных результатах, без деталей (неспециалисту они будут непонятны). Исследовались Т-клетки 20 здоровых людей и Т-клетки, полученные от 20 пациентов перенесших COVID-19 и выздоровевших. Очень важная деталь - Т-клетки здоровых людей были собраны в 2015-2018гг (эти клетки хранились замороженными). Таким образом, «знакомство» этих лиц с SARS-CoV-2 было исключено. Резюмирую только основные результаты:
1. У пациентов перенесших COVID-19 было много как CD4+,так и CD8+ клеток иммунных к SARS-CoV-2.
Это значит: Независимо подтверждены результаты предыдущей работы. Новость хорошая - Т-клеточный иммунитет «включён». Но достаточен ли его уровень для защиты от повторного заражения? На этот вопрос ответа пока нет.
2. Антигенный репертуар Т-клеток, отвечающих на инфекцию SARS-CoV-2, существенно шире, чем при антительном ответе на этот вирус (в той части которая имеет отношение к протективному иммунитеты). В случае антительного ответа практически все вирус-нейтрализующие антитела направлены против гликопротеина S. Т-клеточный ответ помимо гликопротеина S направлен на другие вирусные белки, особенно на белки M и N.
Это значит: Почти все вакцины, находящиеся в разработке состоят из гликопротеина S или его «кусочков». Результаты этой работы «вносят в повестку дня» разработчиков вакцин некоторые другие белки SARS-CoV-2, прежде всего M и N.
3. В отличие от ранее опубликованных результатов (см. вчерашний пост) Т-клеточные ответы хорошо коррелировали с антительным ответом на RBD (receptor binding domain) область гликопротеина S - для IgG антител коэффициент корреляции был равен 0.81.
Это значит: Если этот результат независимо подтвердится, появляются основания надеяться, что уровень таких антител может быть информативным маркёром протективного иммунитета, даже если этот иммунитет будет иметь преимущественно Т-клеточный механизм.
4. Приблизительно у половины здоровых доноров, никогда не встречавшихся с SARS-CoV-2, обнаружены Т-клетки, реагирующие на антигены SARS-CoV-2. Характер этой реактивности отличался от того, что наблюдалось у людей перенесших COVID-19. В частности, реактивность против эпитопов белков M и N практически отсутствовала, в то время как реактивность против белка S была довольно выраженной. В большей степени, чем у перенесших COVID-19, была выражена реактивность против неструктурных вирусных белков nsp4, nsp14 и nsp6.
Это значит: Наиболее вероятным объяснением этого феномена является перекрёстная реактивность с «сезонными коронавирусами», имеющая место только на уровне Т-клеточного иммунного ответа. Однако, пока это остаётся гипотезой. Также не ясно, оказывает ли подобная реактивность влияние на чувствительность к SARS-CoV-2 (те, у кого она есть, менее чувствительны к заражению?). Теперь этот вопрос из области чистых спекуляций переходит в область проверяемых гипотез.
P.S. Краткое теоретическое приложение.
В отличие от В-клеток, Т-клетки «не видят» эпитопы, которые они «запрограммированы» атаковать, пока те являются частью цельного белка-антигена. Для того чтобы Т-клетки «увидели» (распознали) такие эпитопы (их называют Т-эпитопами), белок должен быть нарезан на небольшие пептиды, которые должны «встроиться» в особые белки поверхности клеток. Эта «шинковка» антигенов осуществляется особыми клетками, которые называются «антиген-презентирующими». Важнейшим элементом системы распознавания Т-эпитопов являются MHC молекулы (major histocompatibility complex - главный комплекс гистосовместимости). Есть два типа MHC: I и II. Несмотря на сходство названий между ними принципиальное отличие в контексте разпознования антигенов: MHC I презентует эпитопы клеткам СD8+, а MHC II клеткам СD4+. Распознав Т-эпитоп, клетки CD4+ начинают продуцировать многочисленные интерлейкины, которые «координируют» иммунный ответ как В-клеток, так и клеток СD8+. Последние, распознав «цель» (Т-эпитоп, на который они запрограммированы) и получив активирующие сигналы от клеток CD4+, бросаются в атаку на клетки, в которых «замечен» этот эпитоп (т.е. практически все вирус-положительные клетки) и убивают их. Активированные CTL могут проникнуть в такие места организма, куда антителам попасть трудно. У этих множественных и сложных взаимодействий есть много других важных деталей. Всё это создает огромные трудности для адекватного «зондирования» этой системы в лабораторных условиях. Тысячи человек здесь никак не протестируешь. Поэтому серьёзных работ в этой области пока только две, а антителам уже посвящены десятки, если не сотни публикаций.