I ricercatori hanno rilevato anticorpi di alta qualità prodotti da cinque a sette mesi dopo l’infezione da SARS-CoV-2

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Una delle domande più significative sul nuovo coronavirus è se le persone infette siano immuni dalla reinfezione e, in tal caso, per quanto tempo.

Per determinare la risposta, i ricercatori dell’Università dell’Arizona Health Sciences hanno studiato la produzione di anticorpi da un campione di quasi 6.000 persone e hanno scoperto che l’immunità persiste per almeno diversi mesi dopo essere stati infettati da SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19 .

“Vediamo chiaramente la produzione di anticorpi di alta qualità da cinque a sette mesi dopo l’infezione da SARS-CoV-2 “, ha affermato Deepta Bhattacharya, Ph.D., professore associato, UArizona College of Medicine – Tucson, Dipartimento di Immunobiologia.

“Molte preoccupazioni sono state espresse circa l’immunità contro COVID-19 non duratura . Abbiamo utilizzato questo studio per indagare su questa domanda e abbiamo scoperto che l’immunità è stabile per almeno cinque mesi “.

Il documento risultante, ” I saggi sierologici ortogonali di SARS-CoV-2 consentono la sorveglianza delle comunità a bassa prevalenza e rivelano l’immunità umorale durevole”, è stato pubblicato oggi sulla rivista Immunity. Il dottor Bhattacharya e Janko Nikolich-Zugich, MD, Ph.D., professore e capo del Dipartimento di Immunobiologia, hanno guidato il gruppo di ricerca.

Quando un virus infetta per la prima volta le cellule, il sistema immunitario impiega plasmacellule di breve durata che producono anticorpi per combattere immediatamente il virus. Questi anticorpi compaiono negli esami del sangue entro 14 giorni dall’infezione.

Il secondo stadio della risposta immunitaria è la creazione di plasmacellule a lunga vita, che producono anticorpi di alta qualità che forniscono un’immunità duratura. Drs. Bhattacharya e Nikolich-Zugich hanno monitorato i livelli di anticorpi per diversi mesi nelle persone risultate positive agli anticorpi SARS-CoV-2.

Hanno scoperto che gli anticorpi SARS-CoV-2 sono presenti negli esami del sangue a livelli vitali per almeno 5-7 mesi, anche se credono che l’immunità duri molto più a lungo.

“Se gli anticorpi forniscano una protezione duratura contro SARS-CoV-2 è stata una delle domande più difficili a cui rispondere”, ha detto il vicepresidente senior di UArizona Health Sciences Michael D. Dake, MD, coautore dell’articolo.

“Questa ricerca non solo ci ha dato la capacità di testare accuratamente gli anticorpi contro COVID-19, ma ci ha anche fornito la consapevolezza che l’immunità duratura è una realtà”.

Studi precedenti estrapolavano la produzione di anticorpi dalle infezioni iniziali e suggerivano che i livelli di anticorpi diminuissero rapidamente dopo l’infezione, fornendo solo un’immunità a breve termine.

Il dottor Bhattacharya ritiene che queste conclusioni si siano concentrate sulle plasmacellule di breve durata e non abbiano tenuto conto delle plasmacellule a lunga vita e degli anticorpi ad alta affinità che producono.

“Gli ultimi punti temporali che abbiamo monitorato negli individui infetti erano passati sette mesi, quindi questo è il periodo di tempo più lungo in cui possiamo confermare la durata dell’immunità”, ha detto il dott. Bhattacharya.

“Detto questo, sappiamo che le persone che sono state infettate dal primo coronavirus SARS, che è il virus più simile a SARS-CoV-2, vedono ancora l’immunità 17 anni dopo l’infezione.

Se SARS-CoV-2 è qualcosa come il primo, ci aspettiamo che gli anticorpi durino almeno due anni, e sarebbe improbabile per qualcosa di molto più breve “.

Lo studio è iniziato quando Drs. Nikolich-Zugich e Bhattacharya, entrambi membri dell’Istituto UArizona BIO5, hanno guidato un team di Scienze della salute dell’UArizona che ha sviluppato un esame del sangue per verificare la presenza di anticorpi SARS-CoV-2.

Una partnership con lo stato ha portato a 5.882 volontari sottoposti a test anticorpali nella contea di Pima, in Arizona, a partire dal 30 aprile. Successivamente, gli sforzi di test sono stati estesi a tutto lo stato.

I ricercatori dell’Università dell’Arizona Heath Sciences hanno sviluppato uno dei più accurati test sugli anticorpi COVID-19 disponibili e ora hanno dimostrato che gli anticorpi persistono per mesi dopo l’infezione, fornendo un’immunità a lungo termine. Crediti: University of Arizona Health Sciences, Sarah Sher

Poiché gli anticorpi si attaccano ai virus in più di una posizione, il test UArizona Health Sciences è stato sviluppato impiegando due diverse parti del virus SARS-CoV-2: S1 e S2. La maggior parte dei test cerca anticorpi in S1, che include il dominio di legame del recettore in cui la proteina spike si lega a un recettore proteico per infettare le cellule.

Il test UArizona Health Sciences analizza anche la regione S2 della proteina spike. Affinché il test sia positivo, devono essere presenti anticorpi in entrambe le posizioni.

“Quando abbiamo iniziato, il primo test che abbiamo sviluppato era accurato al 99% per misurare gli anticorpi in una parte del virus”, ha detto il dott. Nikolich-Zugich. “Abbiamo deciso di confermare, e si spera di migliorare, quel livello di accuratezza esaminando un’altra parte del virus che rende gli anticorpi indipendenti dalla prima posizione.

Abbiamo quindi convalidato quel test, sapendo che alcune persone produrranno anticorpi in modo più coerente per una parte del virus rispetto all’altra. Abbiamo messo insieme i due test e solo le persone che mostrano la produzione di anticorpi per entrambe le parti del test sono determinate per essere positive “.

La verifica scientifica dell’alto livello di accuratezza del test degli anticorpi di UArizona Health Sciences è l’altra scoperta evidenziata nel documento Immunity. Su 5.882 test completati, solo uno ha restituito un falso positivo, una percentuale inferiore allo 0,02%. Il test ha ricevuto l’autorizzazione per l’uso di emergenza della Food and Drug Administration degli Stati Uniti ad agosto.

Il dottor Nikolich-Zugich ha detto che il team ha ora testato quasi 30.000 persone. I test anticorpali sono ancora disponibili per chiunque in Arizona dai 18 anni in su in più sedi in tutto lo stato. Visita covid19antibodytesting.arizona.edu per ulteriori informazioni e per iscriverti ai test.


La sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2) è un betacoronavirus responsabile della malattia da coronavirus-19 (COVID-19). Spike (S) è la glicoproteina di superficie codificata viralmente che facilita il legame del recettore dell’enzima di conversione dell’angiotensina-2 (ACE-2) sulle cellule bersaglio attraverso il suo dominio di legame del recettore (RBD).

In un campo in rapida evoluzione, i ricercatori hanno già dimostrato che, nella maggior parte dei casi, gli individui con una diagnosi PCR confermata di infezione da SARS-CoV-2 sviluppano IgM, IgA e IgG contro la proteina spike di superficie codificata viralmente (S) e la proteina nucleocapside (N ) entro 1-2 settimane dall’insorgenza dei sintomi (POS) e rimangono elevati dopo la clearance virale iniziale. 1-7 S è il target per nAbs e sono stati isolati numerosi anticorpi monoclonali (mAbs) altamente potenti che prendono di mira prevalentemente il RBD .8,9

A seguito dell’infezione è stata segnalata un’ampia gamma di titoli di anticorpi neutralizzanti SARS-CoV-2 (nAb) e questi variano a seconda del periodo di tempo dall’infezione e della gravità della malattia.4

Ulteriori conoscenze sull’entità, i tempi e la longevità delle risposte nAb a seguito di infezione da SARS-CoV-2 sono vitali per comprendere il ruolo che nAbs potrebbe svolgere nell’eliminazione della malattia e nella protezione dalla reinfezione (chiamate anche infezioni rinnovate o di seconda ondata).

Inoltre, poiché un’enorme enfasi è stata posta sui test sierologici per determinare la sieroprevalenza contro SARS-CoV-2 nella comunità e stimare i tassi di infezione, è importante comprendere le risposte immunitarie a seguito dell’infezione per definire i parametri in cui i test Ab possono fornire dati significativi in l’assenza di test PCR negli studi sulla popolazione.

È stato segnalato che le risposte degli anticorpi ad altri coronavirus umani diminuiscono nel tempo.10-13 In particolare, le risposte degli anticorpi che prendono di mira gli alfa e beta-coronavirus umani endemici possono durare fino a 12 settimane, 14 mentre gli Abs a SARS-CoV e MERS possono essere rilevati in alcuni individui 12-34 mesi dopo l’infezione.11,15

Sebbene siano stati segnalati diversi studi trasversali sulle risposte nAb derivanti dall’infezione SARS-CoV-2, 4,7 attualmente vi è una scarsità di informazioni sulla longevità della risposta nAb utilizzando più campioni sequenziali da individui nella fase di convalescenza oltre 30 -40 giorni POS.3,5,16

Questo studio utilizza campioni sequenziali di 65 individui con infezione SARS-CoV-2 confermata dalla PCR e 31 operatori sanitari sieropositivi (HCW) fino a 94 giorni POS per comprendere la cinetica dello sviluppo di nAb e l’entità e la durata della risposta nAb.

Qui, abbiamo misurato la risposta di legame di Ab a S, il dominio di legame del recettore (RBD) e N, nonché la potenza di neutralizzazione contro SARS-CoV-2 utilizzando un test di pseudotipo basato su HIV-1. Mostriamo che le risposte di legame IgM e IgA diminuiscono dopo 20-30 giorni POS.

Dimostriamo che l’entità della risposta nAb dipende dalla gravità della malattia, ma ciò non influisce sul tempo al picco ID50 (diluizione del siero che inibisce il 50% dell’infezione). I titoli di nAb raggiungono il picco in media al giorno 23 POS e quindi diminuiscono da 2 a 23 volte durante un periodo di follow-up di 18-65 giorni.

Negli individui che sviluppano solo titoli nAb modesti a seguito dell’infezione (range 100-300), i titoli diventano non rilevabili (ID50 <50) o si avvicinano al basale dopo ~ 50 giorni, evidenziando la natura transitoria della risposta Ab verso SARS-CoV-2 in alcuni individui .

Al contrario, quelli con ID50 di picco elevato per la neutralizzazione mantengono i titoli nAb nell’intervallo 1000-3500 al punto temporale finale testato (POS> 60 giorni). Questo studio ha importanti implicazioni quando si considera la protezione contro la reinfezione da SARS-CoV-2 e la durata della protezione del vaccino.

Risultati:

Descrizione della coorte:

La risposta anticorpale in 65 individui infetti da SARS-CoV-2 confermati con RT-qPCR è stata studiata su punti temporali sequenziali.

La coorte era composta da 59 persone ammesse e 6 operatori sanitari (HCW) presso Guy’s and St Thomas ‘NHS Foundation Trust (GSTFT). La coorte era composta per il 77,2% da maschi con età media di 55,2 anni (range 23-95 anni). Le informazioni sull’etnia non sono state raccolte in questa coorte.

Un punteggio di gravità è stato assegnato ai pazienti in base al livello massimo di supporto respiratorio richiesto durante il periodo di ricovero. Il punteggio, compreso tra 0 e 5 (vedere i metodi), è stato concepito per mitigare la sottostima della gravità della malattia nei pazienti non soggetti a un’escalation oltre il livello uno (di reparto).

Questa coorte includeva l’intera ampiezza della gravità del COVID-19, dalle infezioni asintomatiche a quelle che richiedono l’ossigenazione extra corporea della membrana (ECMO) per grave insufficienza respiratoria. Le comorbidità includevano diabete mellito, ipertensione e obesità, con un riepilogo completo nella Tabella S1 .

Campioni di siero sequenziali sono stati raccolti da individui a intervalli di tempo compresi tra 1 e 94 giorni dall’insorgenza dei sintomi (POS) e si basavano sulla disponibilità di campioni scartati prelevati come parte delle cure cliniche di routine o come parte di uno studio del personale sanitario.

Risposte di legame dell’anticorpo a SARS-CoV-2:

La risposta IgG, IgM e IgA contro il picco (S), il dominio di legame del recettore (RBD) e il nucleocapside (N) sono state misurate mediante ELISA su più punti temporali ( Figura 1 e S1 ) .6 Inizialmente, la densità ottica a 1:50 la diluizione del siero è stata misurata per 300 campioni dei 65 individui ( Figura 1 e S1 ).

Solo 2/65 individui (3,1%) non hanno generato una risposta Ab rilevabile contro nessuno degli antigeni nel periodo di follow-up ( Tabella S2 ). Tuttavia, i sieri erano disponibili solo fino al POS di 2 e 8 giorni per questi due individui e poiché il tempo medio per la sieroconversione contro almeno 1 antigene era di 12,6 giorni POS, è probabile che questi individui possano essersi sieroconvertiti in un momento successivo sono stati dimessi dall’ospedale.

Risposte IgG contro gli antigeni S, RBD e N sono state osservate rispettivamente nel 92,3%, 89,2% e 93,8% degli individui ( Tabella S2 ). La frequenza di individui che hanno generato una risposta IgM era simile a IgG, con il 92,3%, 92,3% e 95,4% sieropositivi contro S, RBD e N rispettivamente.

La frequenza di individui con una risposta IgA a RBD e N era inferiore, con solo il 72,3% e l’84,6% rispettivamente sieropositivi ( Tabella S2 ) mentre la frequenza da IgA a S era simile a IgM e IgG.

Un’analisi della frequenza cumulativa delle risposte IgG, IgA e IgM positive contro S, RBD e N in tutta la coorte non ha indicato un’elicitazione più rapida delle risposte IgM e IgA contro un particolare antigene ( Figura 1A e S2A ) e può riflettere la natura sporadica in quali campioni di siero sequenziali sono stati raccolti.

Pertanto, un sottogruppo di donatori da cui sono stati raccolti i sieri in punti temporali sequenziali all’inizio dell’infezione (<14 giorni POS) è stato ulteriormente analizzato e sono stati osservati diversi modelli di sieroconversione ( Figura S2B ). Il 51,6% (16/31) degli individui ha mostrato sieroconversione sincrona a IgG, IgM e IgA mentre alcuni individui hanno mostrato sieroconversione singolare a IgG (9,7%), IgM (9,7%) e IgA (9,7%). Il 58,1% (18/31) degli individui ha mostrato sieroconversione sincrona a S, RBD e N, mentre la sieroconversione singolare a N o S è stata osservata entrambe nel 16,1% degli individui.

L’analisi longitudinale su campioni sequenziali ha evidenziato il rapido declino della risposta IgM e IgA a tutti e tre gli antigeni in seguito al picco di OD tra POS a 20 e 30 giorni rispettivamente per IgM e IgA ( Figura 1B e S1A ) come ci si potrebbe aspettare a seguito di un’infezione acuta . Per alcuni individui campionati in punti temporali> 60 giorni POS, le risposte IgM e IgA si stavano avvicinando al basale ( Figura 2B e S1A ). Al contrario, le IgG OD (come

misurata alla diluizione 1:50) è rimasta alta nella maggior parte degli individui, anche fino a 94 giorni POS ( Figura 1B e S1A ). Tuttavia, le differenze erano evidenti quando i pazienti sono stati stratificati in base alla gravità della malattia e quando è stata misurata la metà del legame massimo (EC50) (vedere di seguito).

Neutralizzazione delle risposte anticorpali a SARS-CoV-2:

Successivamente abbiamo misurato la potenza di neutralizzazione di SARS-CoV-2 utilizzando particelle virali basate su HIV-1 (virus dell’immunodeficienza umana-1), pseudotipizzate con SARS-CoV-2 S17,18 in una linea cellulare HeLa che esprime stabilmente il recettore ACE2.

Una maggiore potenza di neutralizzazione è stata osservata con l’aumento dei giorni POS ( Figura 2A ) con ogni individuo che raggiungeva un titolo di neutralizzazione di picco (compreso tra 98 e 32.000) dopo una media di 23,1 giorni POS (intervallo 1-66 giorni) ( Figura S1B ).

Solo due individui (3,1%) non hanno sviluppato una risposta nAb (ID50 <50) che era coerente con la loro mancanza di Abs vincolante nei punti temporali testati (<8 giorni POS). Al picco di neutralizzazione, il 7,7% aveva titoli neutralizzanti bassi (50-200), 10,8% medi (201-500), 18,5% alti (501-2000) e 60,0% potenti (2001+).

Per i campioni di siero raccolti dopo 65 giorni POS, la percentuale di donatori con potenti nAbs (ID50> 2000) si era ridotta al 16,7% ( Tabella S3 ). I valori ID50 di neutralizzazione erano ben correlati con i valori OD di legame di IgG, IgM e IgA a tutti e tre gli antigeni, S, RBD e N ( Figura S3 ) e il miglior adattamento (r 2 ) è stato osservato tra ID50 e OD per S IgA e S IgM .

Il tempo medio per la neutralizzazione rilevabile è stato di 14,3 giorni POS (intervallo 3-59 giorni). In punti temporali precedenti POS, alcuni individui hanno mostrato un’attività neutralizzante prima che una risposta IgG a S e RBD fosse rilevabile da ELISA ( Figura S2C ) Ciò evidenzia la capacità delle IgM e IgA specifiche per S e RBD nell’infezione acuta di facilitare la neutralizzazione in assenza di IgG misurabili.19

Per determinare come la gravità della malattia influisce sui titoli Ab, abbiamo confrontato i valori ID50 tra gli individui con gravità della malattia 0-3 con quelli del gruppo 4/5 ( Figura 3 ).

Sebbene l’entità della risposta nAb al picco di neutralizzazione fosse significativamente più alta nel gruppo di gravità 4/5 ( Figura 3A ), il tempo impiegato per misurare i titoli nAb rilevabili ( Figura 3C ) e il tempo di neutralizzazione del picco ( Figura 3B ) non differivano tra i due gruppi, suggerendo che la gravità della malattia aumenta l’entità della risposta agli anticorpi, ma non altera la cinetica.

Il confronto dei valori di IgG, IgM e IgA OD contro S al picco di neutralizzazione ha mostrato IgA e IgM OD significativamente più alte nel gruppo di gravità 4/5, ma nessuna differenza significativa è stata osservata per IgG a S ( Figura 3D-F ). Questa osservazione può evidenziare ulteriormente un potenziale ruolo di IgA e IgM nella neutralizzazione

All’interno del gruppo di gravità 4/5, una percentuale di pazienti è stata trattata con immunomodulazione per uno stato iperinfiammatorio persistente caratterizzato da febbre, PCR e ferritina marcatamente elevati e disfunzione multiorgano. Nonostante un’ipotesi di lavoro iniziale secondo cui le risposte anticorpali possono differire come causa o conseguenza di questo fenotipo, non è stata osservata alcuna differenza nei titoli ID50 tra questi individui e il resto dei casi di gravità 4/5 ( Figura 3G ).

Longevità della risposta addominale:

Dopo il picco di neutralizzazione, è stato rilevato un calo di ID50 in individui campionati a POS> 40 giorni. Il confronto tra ID50 al picco di neutralizzazione e ID50 al punto temporale finale raccolto ha mostrato una diminuzione in quasi tutti i casi ( Figura 4A ). Per alcuni individui con punteggio di gravità 0, dove il picco di neutralizzazione era compreso nell’intervallo ID50 100-300, i titoli di neutralizzazione sono diventati non rilevabili (ID50 <50) nel test di neutralizzazione dello pseudotipo in momenti successivi ( Figura 4A e 2B ). Ad esempio, i donatori 52 e 54 hanno entrambi generato una bassa risposta nAb (picco ID50 di 174 e 434 rispettivamente) ma non è stato possibile rilevare alcuna neutralizzazione nel nostro saggio 39 e 34 giorni dopo il picco in ID50 rispettivamente ( Figura 2B ).

Per ottenere una valutazione più quantitativa della longevità dei titoli di legame delle IgG specifici per S, RBD e N, i valori di EC50 sono stati misurati al picco di neutralizzazione e confrontati con l’EC50 al punto temporale finale raccolto. I valori EC50 erano molto ben correlati con ID50 ( Figura 4E ).

Simile alla potenza di neutralizzazione, è stata osservata una diminuzione dell’EC50 durante il periodo di follow-up per S, RBD e N ( Figura 4B-D ). Per coloro il cui titolo in nAb è diminuito rispetto al basale, anche l’EC50 per IgG a S e RBD è diminuito in modo simile.

Infine, per determinare se la riduzione dei titoli di IgG potesse stabilizzarsi, sono stati misurati i valori EC50 per tutti i punti temporali per quattro individui rappresentativi che avevano più campioni raccolti nella fase di convalescenza ( Figura 4F ).

Un calo costante della neutralizzazione è stato accompagnato da un calo del legame delle IgG a tutti gli antigeni entro la finestra temporale studiata. Un’ulteriore valutazione del legame degli anticorpi e dei titoli neutralizzanti nei campioni raccolti> 94 giorni POS sarà essenziale per determinare completamente la longevità della risposta nAb.

Risposte addominali in una coorte di operatori sanitari:

Per ottenere una maggiore comprensione delle risposte degli anticorpi nell’infezione SARS-CoV-2, abbiamo successivamente analizzato campioni di siero sequenziali da 31 sieropositivi (come determinato da una risposta IgG sia a N che a S) 6 operatori sanitari (HCW) da GSTFT. È probabile che le risposte addominali in questi individui siano più simili a quelle che non sono mai state ricoverate in ospedale.

I sieri sono stati raccolti ogni 1-2 settimane da marzo a giugno 2020 e tutti i sintomi relativi al COVID-19 sono stati registrati. L’infezione acuta, determinata dall’RNA SARS-CoV-2 rilevabile su RT-qPCR, non è stata misurata di routine. L’80,6% (25/31) degli individui sieropositivi ha registrato sintomi compatibili con COVID-19 (inclusi febbre, tosse e anosmia) dal 1 ° febbraio 2020, il 19,4% (6/31) non ne ha riferito.

IgG e IgM che si legano a S, RBD e N mediante ELISA e i titoli di neutralizzazione sono stati misurati nel tempo utilizzando campioni sequenziali ( Figura 5A e S4A ). Simile alla coorte di pazienti, i valori ID50 erano correlati con i valori OD per IgG e IgM contro S e RBD ( Figura S4B ).

Tuttavia, al contrario, le risposte IgM e IgG a N nell’operatore sanitario erano scarsamente correlate (r2 = 0,030 e 0,381 rispettivamente) ( Figura S4B ). Il confronto del picco ID50 tra individui asintomatici e operatori sanitari sintomatici ha mostrato un picco medio ID50 molto simile.

Al contrario, entrambi i gruppi avevano valori ID50 medi inferiori rispetto agli individui ospedalizzati nei gruppi di gravità 0-3 e 4/5 ( Figura 5B ). È importante sottolineare che alcuni individui asintomatici potrebbero generare titoli di neutralizzazione> 1.000. Simile alla coorte con infezione confermata da SARS-CoV-2, è stata osservata una diminuzione dell’ID50 dopo il picco di neutralizzazione.

Per molti individui con un ID50 di picco nell’intervallo 100-500, la neutralizzazione si avvicinava alla linea di base dopo 50 giorni POS ( Figura 5C ). Poiché il picco medio ID50 era inferiore nella coorte del personale sanitario, la diminuzione dei titoli di nAb verso il basale era più frequente rispetto alla coorte di pazienti.

Discussione:

Qui, descriviamo le risposte Ab in campioni sequenziali di più individui a seguito di infezione da SARS-CoV-2 in pazienti ospedalizzati e operatori sanitari. Mostriamo che tutti i pazienti PCR + campionati con POS> 8 giorni hanno sviluppato nAbs con un picco ID50 compreso tra 98 e 32.000.

Questo ampio intervallo di titoli nAb contro il virus pseudotipato SARS-CoV-2 è stato osservato in altre coorti trasversali.4,16 Sebbene il titolo medio di nAb fosse più alto in quelli con malattia più grave, il tempo medio per raggiungere il picco di neutralizzazione non differiscono tra i gruppi di gravità 0-3 e 4/5.

Ciò suggerisce che la gravità della malattia aumenta l’entità della risposta nAb ma in misura minore la cinetica della risposta nAb. È importante sottolineare che alcuni

individui sieropositivi che erano asintomatici sono stati in grado di generare titoli nAb> 1000. In effetti, anticorpi monoclonali neutralizzanti (mAbs) altamente potenti sono stati isolati da pazienti asintomatici.20 Non è chiaro perché le risposte nAb siano correlate alla gravità della malattia.

Una carica virale più elevata può portare a malattie più gravi e generare una risposta più forte agli anticorpi attraverso livelli aumentati di antigene virale. In alternativa, Abs potrebbe avere un ruolo causale nella gravità della malattia, sebbene attualmente non ci siano prove di un miglioramento dipendente da anticorpi in COVID-19.21

Studi trasversali su individui infetti da SARS-CoV-2 hanno mostrato un ID50 medio inferiore per campioni di siero raccolti in momenti successivi POS (23-52 giorni) .7 Gli studi addominali longitudinali che utilizzano campioni sequenziali sono stati per lo più limitati a POS di 30 giorni.16

In due studi separati, il legame delle IgG a S è stato mantenuto fino a 20-25 giorni3 e fino a 30 giorni POS5. Tuttavia, è stata segnalata una diminuzione dei titoli di nAb in un piccolo sottogruppo di individui seguiti sequenzialmente fino a 43 giorni22. I campioni di siero sequenziali studiati qui hanno consentito la misurazione delle risposte di anticorpi fino a 94 giorni POS, consentendoci di esaminare ulteriormente la longevità della risposta nAb all’infezione da SARS-CoV-2 in modo molto più dettagliato di quanto sia stato possibile fino ad ora.

Un confronto tra il valore di picco ID50 per ogni individuo (media 23,1 giorni POS) e ID50 al loro punto temporale finale raccolto, ha mostrato un calo dei titoli neutralizzanti in entrambe le coorti, indipendentemente dalla gravità della malattia. Questa diminuzione è stata rispecchiata nella riduzione dei titoli di legame delle IgG (EC50) a S e RBD per la coorte PCR + ( Figura 4B ).

Per alcuni individui con un ID50 di picco nell’intervallo 100-300, i titoli neutralizzanti erano pari o inferiori al livello di rilevamento nel test di neutralizzazione dello pseudotipo SARS-CoV-2 dopo soli ~ 50 giorni dal picco di neutralizzazione misurato. Questa tendenza è stata osservata anche nella coorte del personale sanitario e rivela che in alcuni individui l’infezione da SARS-CoV-2 genera solo una risposta transitoria agli anticorpi che diminuisce rapidamente. Per quelli con titoli ID50 di picco

> 2.000, la riduzione dei titoli di nAb variava da 2 a 23 volte in un periodo di 18-65 giorni. Non è chiaro se questo declino continuerà su una traiettoria discendente o se il livello di IgG raggiungerà uno stato stazionario. Sebbene alcuni titoli nAb rimangano nell’intervallo 1000-3500 nel punto temporale finale (compreso tra 50-82 giorni POS), è necessario un ulteriore follow-up in queste coorti per valutare appieno la longevità della risposta nAb in questi individui. È importante sottolineare che le cellule B della memoria IgG a commutazione di classe contro S e RBD sono state rilevate nel sangue di pazienti COVID-19 che mostrano risposte di memoria generate durante l’infezione.8,23,24

Il rapido declino osservato nelle risposte specifiche IgM e IgA a S, RBD e N dopo 20-30 giorni dimostra il valore della misurazione di IgG specifiche SARS-CoV-2 di maggiore durata nei test diagnostici e negli studi di sieroprevalenza. Tuttavia, la risposta in calo delle IgG deve essere considerata quando si conducono studi di sieroprevalenza su individui con infezione non confermata con diagnosi di PCR + o nella diagnosi di sindromi correlate a COVID-19 come PIMS-TS (sindrome infiammatoria multisistemica temporalmente associata a SARS-CoV-2) .25

IgA e IgM potrebbero essere utilizzate come marker di infezione recente o acuta da SARS-CoV-2 e quindi potrebbero essere più rilevanti in ambito ospedaliero. Sebbene sia stata osservata una forte correlazione tra ID50 tra le risposte IgG, IgM e IgA contro S e RBD, c’erano ancora esempi in cui è stato osservato un alto legame con S e RBD con una neutralizzazione molto ridotta e quindi è necessario prestare attenzione quando si utilizza ELISA (o altri metodi di rilevare Abs leganti) come misura surrogata per la neutralizzazione

La longevità delle risposte degli anticorpi ad altri coronavirus è stata studiata in precedenza.10-13 La risposta degli anticorpi a seguito di infezione da SARS-CoV in una coorte di pazienti ospedalizzati ha mostrato un picco intorno al giorno 3012 (titolo medio 1: 590) e un generale declino del IgG e nAb leganti sono stati seguiti durante i 3 anni di follow-up.

Titoli nAb bassi di 1:10 sono stati rilevati in 17/18 individui dopo 540 giorni

In un secondo studio, i titoli bassi di nAb (titolo medio, 1:28) potevano ancora essere rilevati fino a 36 mesi dopo l’infezione nell’89% degli individui.15

Contrariamente all’infezione da SARS-CoV-2, l’infezione da SARS-CoV in genere causava una malattia più grave e una malattia asintomatica di bassa gravità era meno comune. Pertanto, la differenza nella longevità della risposta nAb osservata qui tra SARS-CoV e SARS-CoV-2 può essere correlata alla diversa manifestazione clinica della malattia tra i due virus.27

Le risposte Ab più transitorie nei casi di gravità della malattia più bassa nelle nostre coorti riflettono maggiormente la risposta immunitaria ai coronavirus stagionali endemici (cioè quelli associati al comune raffreddore) che sono stati anche segnalati come più transitori.2

Ad esempio, un recente rapporto di 10 individui studiati per un periodo di 35 anni ha mostrato che le re-infezioni da coronavirus endemici erano frequenti 12 mesi dopo un’infezione iniziale.14

Inoltre, gli individui infettati sperimentalmente con alfacoronavirus 229E endemico, hanno generato titoli Ab elevati dopo 2 settimane, ma questi sono rapidamente diminuiti nelle 11 settimane successive e entro 1 anno, i titoli Ab medi si sono ridotti ulteriormente ma erano ancora più alti rispetto a prima del primo test virale. 10 La successiva provocazione virale ha portato alla reinfezione (determinata dalla diffusione del virus), ma gli individui non hanno mostrato sintomi di raffreddore

Il titolo nAb richiesto per la protezione dalla reinfezione negli esseri umani non è ancora compreso. Gli anticorpi monoclonali neutralizzanti (mAbs) isolati da individui infetti da SARS-CoV-2 possono proteggere dalla malattia in modelli di challenge animale in modo dose-dipendente.9,28,29 Macachi rhesus infetti da SARS-CoV-2, che hanno sviluppato titoli nAbs di ~ 100 (range 83-197), non ha mostrato alcun segno clinico di malattia quando è stato provocato 35 giorni dopo la prima infezione.30

Tuttavia, il virus è stato ancora rilevato nei tamponi nasali, anche se 5-log inferiori rispetto all’infezione primaria, suggerendo piuttosto il controllo immunologico e l’immunità sterilizzante. Allo stesso modo, un secondo studio ha mostrato che i macachi rhesus con titoli nAb tra 8-20 non presentavano segni clinici di malattia o virus rilevabili dopo il nuovo challenge 28 giorni dopo l’infezione primaria.31

Pertanto, sebbene i titoli di nAb stiano diminuendo per un periodo di 2-3 mesi nelle due coorti qui descritte, gli individui con ID50 di picco elevato (> 2.000) avrebbero probabilmente titoli di nAb sufficienti per essere protetti dalla malattia clinica per un po ‘di tempo se riesposti a SARS-CoV-2.

Anche se il ruolo degli nAbs nella clearance virale nell’infezione primaria da SARS-CoV-2 non è completamente compreso, molti degli attuali sforzi di progettazione del vaccino si concentrano sull’indurre una risposta nAb robusta per fornire protezione dall’infezione. Gli studi di provocazione del vaccino nei macachi possono fornire informazioni limitate sui titoli nAb necessari per la protezione dalla reinfezione.

I candidati vaccini testati finora negli studi di provocazione hanno suscitato modeste risposte nAb (ID50 5-250). 32-35 Ad esempio, un vaccino a DNA che codifica per SARS-CoV-2 S ha generato titoli nAb tra 100-200 che sono stati accompagnati da un abbassamento della carica virale di 3 log. È stato dimostrato che i titoli di nAb negli animali vaccinati sono fortemente correlati con la carica virale

Tuttavia, il ruolo delle risposte dei linfociti T generate tramite l’infezione36 o la vaccinazione nel controllo della malattia non può essere ignorato in questi studi ed è necessario definire ulteriormente i correlati e la longevità della protezione del vaccino.

Nel loro insieme, nonostante i titoli nAb in calo negli individui, è possibile che i titoli nAb siano ancora sufficienti per fornire protezione dalla malattia COVID-19 per un periodo di tempo. Tuttavia, i test PCR sequenziali e gli studi sierologici su individui noti per essere stati infettati da SARS-CoV-2 saranno fondamentali per comprendere la capacità degli nAbs di proteggere da nuove infezioni nell’uomo.

In sintesi, utilizzando campioni sequenziali da individui infetti da SARS-CoV-2 raccolti fino a 94 giorni POS, dimostriamo un calo dei titoli nAb nella maggior parte degli individui. Per quelli con una risposta nAb bassa, i titoli possono tornare alla linea di base in un periodo relativamente breve. Sono necessari ulteriori studi che utilizzano campioni sequenziali di questi individui per determinare completamente la longevità della risposta nAb e sono necessari studi che determinano la soglia nAb per la protezione dalla reinfezione.

Tabella 1: descrizione della coorte. Sesso, gravità, età e risultati.

Genere 
Male51 (78.5%)
Femmina14 (21.5%)
Età 
Gravità media  
55,2 anni (23-95)
014
110
27
32
425
57
Risultato 
HCW6
Morto12
Scaricato41
Ancora in ospedale5
Trasferito al locale3
ospedale 
Figura 1: Cinetica dello sviluppo di anticorpi contro gli antigeni SARS-CoV-2 nel tempo. A) Un’analisi di frequenza cumulativa che descrive il punto di sieroconversione per ogni persona nella coorte. Il grafico mostra la percentuale di individui nella coorte che diventano IgM, IgA o IgG positivi a S, RBD e N ogni giorno. Un siero è considerato positivo quando l’OD è 4 volte sopra lo sfondo. B) I valori di IgM, IgA e IgG OD contro S, RBD e N vengono tracciati in base al tempo dopo la comparsa dei sintomi (POS) in cui sono stati raccolti i sieri. I punti colorati indicano la gravità della malattia (0-5). La linea mostra il valore OD medio previsto da un modello di regressione Loess, il nastro indica l’intervallo di confidenza al 95% puntuale. OD = densità ottica.
Figura 2: Cinetica delle risposte anticorpali neutralizzanti nell’infezione da SARS-CoV-2. A) Valori ID50 tracciati rispetto ai giorni successivi alla comparsa dei sintomi (POS) in cui sono stati raccolti i sieri. I punti colorati indicano la gravità della malattia (0-5). La linea mostra il valore ID50 medio atteso da un modello di regressione Loess, il nastro indica l’intervallo di confidenza al 95% puntuale. B) Cinetica di esempio delle risposte Ab per quattro individui durante l’infezione acuta e la fase di convalescenza. I grafici mostrano il confronto tra la gravità della malattia 0 (sinistra) e la gravità 4 (destra)
Figura 3: Impatto della gravità della malattia delle risposte di Ab all’infezione da SARS-CoV-2. Confronto per individui con gravità della malattia 0-3 o 4/5 per A) picco ID50 di neutralizzazione (p <0,0001), B) tempo POS per raggiungere il picco ID50 (p = 0,674) e C) tempo POS per rilevare neutralizzazione attività (p = 0,9156). Confronto dei valori di OD per individui con gravità di malattia 0-3 o 4/5 per D) IgG (p = 0,0635), E) IgM (p = 0,0003) e F) IgA (p = 0,0018) contro S misurato al picco ID50. G) Confronto del valore ID50 di picco per gli individui che sono stati trattati per iperinfiammazione o meno e avevano 4/5 gravità della malattia (p> 0,999). La significatività statistica è stata misurata utilizzando un test di Mann-Whitney.
Figura 4: longevità della risposta Ab. A) L’ID50 al picco di neutralizzazione viene tracciato rispetto all’ID50 corrispondente al donatore nell’ultimo momento in cui sono stati raccolti i sieri. In questa analisi sono inclusi solo gli individui in cui il picco ID50 si verifica prima dell’ultimo punto temporale e dove l’ultimo punto temporale è> 30 giorni POS sono inclusi in questa analisi. BD) I valori EC50 per il legame delle IgG a S, RBD e N sono stati calcolati al punto temporale con ID50 di picco e al punto temporale finale. L’EC50 al picco di neutralizzazione viene tracciato con l’EC50 abbinato al donatore nell’ultimo momento in cui sono stati raccolti i sieri. Gli individui con una gravità della malattia 0-3 sono mostrati in nero e quelli con 4/5 sono mostrati in rosso. E) Correlazione di ID50 con IgG EC50 contro S (r2 = 0,8293), RBD (r2 = 0,7128) e N (r2 = 0,4856) (correlazione di Spearman,
r. Una regressione lineare è stata utilizzata per calcolare la bontà di adattamento, r2). F) Variazione nel
tempo dell’EC50 IgG misurata contro S, RBD e N e ID50 per 4 pazienti di esempio (tutti di gravità 4).
Figura 5: risposte addominali in una coorte di operatori sanitari.
A) Valori ID50 tracciati rispetto al tempo dopo l’insorgenza dei sintomi (POS) in cui sono stati raccolti i sieri. La linea mostra il valore ID50 medio atteso da un modello di regressione Loess, il nastro indica l’intervallo di confidenza al 95% puntuale. B) Confronto del picco ID50 tra individui asintomatici (include 7 operatori sanitari e 3 pazienti ospedalieri), operatori sanitari (24 operatori sanitari sintomatici senza test PCR) e soggetti PCR + con gravità 0-3 (n = 28) o 4/5 (n = 32). I 2 individui PCR + campionati in punti temporali precoci (<8 giorni POS) e non sieroconvertiti non sono stati inclusi in questa analisi. C) L’ID50 al picco di neutralizzazione viene tracciato con l’ID50 abbinato al donatore nell’ultimo momento in cui sono stati raccolti i sieri. La linea tratteggiata rappresenta il limite per il test di neutralizzazione dello pseudotipo. I donatori asintomatici sono mostrati in verde.

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More information: Tyler J. Ripperger et al. Orthogonal SARS-CoV-2 Serological Assays Enable Surveillance of Low Prevalence Communities and Reveal Durable Humoral Immunity. Immunity. Published: October 13, 2020DOI:doi.org/10.1016/j.immuni.2020.10.004

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