I ricercatori hanno trovato un sottogruppo di individui che guariscono rapidamente mantenendo i livelli di anticorpi specifici del virus dopo COVID-19

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Una delle domande urgenti su COVID-19 rimane: quanto dura l’immunità?

Un indicatore chiave dell’immunità è la presenza di anticorpi specifici del virus.

Studi precedenti hanno fornito resoconti contrastanti sul fatto che le persone che si sono riprese dall’infezione possano sostenere anticorpi potenzialmente protettivi o meno.

Un nuovo studio condotto da ricercatori del Brigham and Women’s Hospital ha esaminato campioni di sangue e cellule di pazienti che si erano ripresi da COVID-19 da lieve a moderato e ha scoperto che mentre gli anticorpi contro il virus sono diminuiti nella maggior parte degli individui dopo la risoluzione della malattia, un sottogruppo di pazienti ha subito -produzione di anticorpi anti-virus diversi mesi dopo l’infezione.

Questi anticorpi “sostenitori” hanno avuto un decorso più breve dei sintomi, suggerendo che alcuni individui che si riprendono da COVID-19 più velocemente potrebbero avere una risposta immunitaria più efficace e duratura al virus. I risultati sono pubblicati in Cell.

“Abbiamo trovato un sottoinsieme di individui che guariscono rapidamente mantenendo i livelli di anticorpi specifici del virus dopo COVID-19 “, ha detto Duane Wesemann, MD, Ph.D., immunologo e medico associato della Brigham Division of Allergy and Clinical Immunology e professore associato presso la Harvard Medical School.

“Il tipo di risposta immunitaria che stiamo riscontrando in questi individui è un po ‘come investire in una polizza assicurativa: è il modo in cui il sistema immunitario aggiunge un potenziale livello di protezione contro futuri incontri con il virus.”

Il laboratorio Wesemann studia l’intera serie di anticorpi prodotti dal sistema immunitario di un ospite e come questi imparano a riconoscere i patogeni. Nella primavera del 2020, il team ha rivolto la sua attenzione alla pandemia COVID-19 e alla risposta immunitaria delle persone che vengono infettate.

Sono ansiosi di comprendere la natura della risposta degli anticorpi al virus. A tal fine, il team ha reclutato e arruolato 92 persone nell’area di Boston che si erano riprese da COVID-19 tra marzo e giugno 2020 .

Cinque degli individui sono stati ricoverati in ospedale, ma tutti gli altri sono guariti a casa. Il team ha raccolto e analizzato mensilmente campioni di sangue, misurando una serie di anticorpi, inclusa l’immunoglobulina-G (IgG), contro il virus che causa COVID-19.

Hanno diviso la coorte in due gruppi: quelli che mantengono i livelli di IgG specifici del virus per diverse settimane e quelli che li perdono. Il team ha analizzato questi gruppi e le potenziali connessioni che avevano con dati clinici e altri dati immunologici.

Il team ha scoperto che i livelli di IgG contro il virus tendevano a diminuire sostanzialmente nella maggior parte degli individui nel corso di tre o quattro mesi. Tuttavia, in circa il 20% degli individui, la produzione di anticorpi è rimasta stabile o aumentata nello stesso periodo di tempo.

Il team ha scoperto che questi “sostenitori” avevano sintomi per un periodo di tempo significativamente più breve rispetto ai “decadenti” (media di 10 giorni contro 16 giorni). I sostenitori avevano anche differenze nelle popolazioni di cellule T della memoria e nelle cellule B, due tipi di cellule immunitarie che possono svolgere un ruolo chiave nella memoria e nella protezione immunitaria.

“I dati indicano un tipo di risposta immunitaria che non è solo abile nel trattamento delle malattie virali portando a una rapida risoluzione dei sintomi, ma anche migliore nel produrre cellule che possono impegnarsi nella produzione a lungo termine di anticorpi IgG anti-virus”, ha detto Wesemann .

“Capire come questi individui siano in grado di supportare la produzione di anticorpi a lungo termine è importante per COVID-19 e avrà anche importanti implicazioni per la nostra comprensione del sistema immunitario in generale”.


Dalla sua scoperta a Wuhan nel 2019, l’agente eziologico del COVID-19, il virus SARS-CoV-2 (Zhu et al., 2020), è diventato un importante problema di salute pubblica globale. Una migliore comprensione delle risposte immunitarie indotte da SARS-CoV-2 è urgentemente necessaria per aiutare a controllare l’infezione.

Diversi studi hanno dimostrato che l’attività di neutralizzazione del plasma dei pazienti COVID-19 diminuisce rapidamente durante le prime settimane dopo il recupero (Beaudoin-Bussières et al., 2020; Long et al., 2020; Prévost et al., 2020; Robbiani et al. ., 2020; Seow et al., 2020).

Sebbene sia stata riportata una buona correlazione tra la presenza di anticorpi specifici per Spike (S) e la capacità del plasma di individui infetti di neutralizzare le particelle virali, dati recenti che hanno esaminato i singoli isotipi di immunoglobuline (Ig) hanno rivelato una correlazione più forte tra la diminuzione di S- anticorpi IgM specifici e perdita di neutralizzazione rispetto agli anticorpi IgG e IgA specifici per S, suggerendo che le IgM svolgono un ruolo importante nell’attività di neutralizzazione del plasma di individui che soffrivano di COVID-19 (Beaudoin-Bussières et al., 2020; Prévost et al. al., 2020).

Per comprendere meglio il contributo relativo degli anticorpi IgM, IgA e IgG specifici per S nella neutralizzazione di SARS-CoV-2, abbiamo esaurito selettivamente ciascun isotipo di Ig dal plasma ottenuto da 25 donatori convalescenti e valutato l’impatto dell’esaurimento sulla capacità del plasma di neutralizza le particelle pseudovirali SARS-CoV-2 e le particelle virali SARS-CoV-2 infettive wild-type.

Risultati
Deplezione Ig
Informazioni demografiche dei 25 donatori convalescenti (21 maschi, 4 femmine, mediana = 45 giorni dopo l’insorgenza dei sintomi), che sono stati diagnosticati o risultati positivi per SARS-CoV-2 con risoluzione completa dei sintomi per almeno 14 giorni prima il campionamento è presentato nella tabella 1.

La deplezione selettiva di IgM, IgA o IgG è stata ottenuta mediante adsorbimento su ligandi specifici dell’isotipo immobilizzati su sfere di sefarosio o agarosio, iniziando con una diluizione di cinque volte del plasma (vedere i dettagli in Stars Methods). I protocolli di deplezione hanno permesso di esaurire efficacemente ogni isotipo lasciando gli altri isotipi quasi intatti, come misurato mediante ELISA (Fig 1A-C).

La deplezione di IgG ha avuto un impatto molto più elevato sul livello totale di anticorpi SARS-CoV-2 RBD rispetto alla deplezione di IgM e IgA (Fig 1D), sebbene gli anticorpi RBD specifici di ciascun isotipo siano stati rimossi selettivamente dalla deplezione (Fig. 1E-G ).

Anche l’impatto dell’esaurimento delle IgG sul livello di anticorpi totali contro la glicoproteina S completa espressa sulle cellule 293T (misurata mediante citometria a flusso) è stato evidente (Fig. 1H) mentre il rilevamento isotipo-specifico di anticorpi S completi mediante citometria a flusso ha confermato l’efficacia di deplezione selettiva (Fig. 1I-K).

Deplezione di IgM, IgA e IgG nei campioni di plasma di donatori convalescenti.
(AC) Efficacia della deplezione isotipica specifica valutata da ELISA per IgM, IgA e IgG totali. Tutti i campioni di plasma sono stati diluiti 5 volte prima dell’esaurimento; (A) Concentrazione di IgM in plasma non impoverito, IgM-impoverito, IgA-impoverito e IgG-impoverito, misurata utilizzando un anti-IgM umane (specifiche della catena μ) come anticorpo di cattura; (B) Concentrazione di IgA misurata sugli stessi plasma utilizzando IgA anti-umana (specifica della catena α); (C) Concentrazione di IgG misurata utilizzando anti-IgG umane (specifiche della catena γ). (DG) Efficacia della deplezione dell’anticorpo specifico SARS-CoV-2 valutata mediante ELISA SARS-CoV-2 RBD; (D) Livello di anticorpi totali (pan-Ig) anti-SARS-CoV-2 RBD-specifici nei plasmi non depleti, IgM-impoveriti, IgA impoveriti e IgG-impoveriti; (E) Livello di anti-RBD IgM-specifico; (F) Livello di anti-RBD IgA-specifico; (G) Livello di anti-RBD IgG-specifici. (HK) Efficacia della deplezione completa degli anticorpi specifici della glicoproteina S misurata mediante citometria a flusso; (H) Livello di anticorpi totali (pan-Ig) anti-SARS-CoV-2 S specifici nei plasmi non depleti, IgM-impoveriti, IgA-impoveriti e IgG-impoveriti; (I) Livello di anti-S IgM-specifico; (J) Livello di anti-S specifico per IgA; (K) Livello di anti-S IgG-specifici. Gli asterischi indicano il livello di significatività statistica ottenuto da un test di Dunn; **** p <0.0001.

Attività neutralizzante del plasma impoverito

Abbiamo quindi valutato la capacità di campioni di plasma non impoveriti e isotipo-impoveriti di neutralizzare le particelle pseudovirali che esprimono la glicoproteina S da SARS-CoV-2 (Prévost et al., 2020) (Star Methods). L’esaurimento di IgM, IgA o IgG ha determinato una significativa diminuzione della neutralizzazione rispetto al plasma non impoverito (Fig. 2A-D).

Tuttavia, la perdita di attività di neutralizzazione è stata molto più pronunciata nel plasma impoverito di IgM e IgG con una diminuzione di 5,5 e 4,5 volte dell’ID50 medio rispetto al plasma non deplementato, rispettivamente, rispetto al plasma deplementato di IgA, dove una diminuzione era solo di 2,4 volte. osservato (Fig. 2E).

Per valutare se l’impatto della deplezione isotipica sulla neutralizzazione potrebbe essere esteso oltre le particelle pseudovirali, abbiamo testato il plasma di otto donatori in esperimenti di microneutralizzazione utilizzando particelle virali SARS-CoV-2 completamente infettive, come descritto nei metodi Star.

La potenza neutralizzante del plasma è stata notevolmente ridotta a seguito della deplezione di IgM e IgG (4,0 e 2,9 volte rispettivamente) ma non della deplezione di IgA (nessuna diminuzione) (Fig. 2F e G). Nonostante il numero limitato di campioni testati con il virus vivo, l’impatto della deplezione di IgM e IgG sulla neutralizzazione è stato simile a quello osservato con gli stessi campioni nel test di neutralizzazione delle particelle pseudovirali (Fig. 3A-C).

Questi dati non solo confermano il ruolo delle IgG nell’attività neutralizzante del plasma convalescente, ma evidenziano anche l’importante contributo delle IgM rispetto all’attività di neutralizzazione.

Ruolo di IgM, IgA e IgG nella neutralizzazione. (A)  Confronto della diluizione inibitoria pseudovirale SARS-CoV-2 (ID 50 ) di tutti i campioni di plasma. (BD)  ID 50  di plasma da ciascun donatore convalescente prima e dopo deplezione di (B) IgM, (C) IgA e (D) IgG. (E)  Diminuzione della piega (plasma impoverito di isotipo rispetto a plasma non impoverito) nell’ID 50  misurato mediante neutralizzazione degli pseudovirioni SARS-CoV-2. (FG)  Saggio di microneutralizzazione che utilizza SARS-CoV-2 wild type infettivo eseguito su plasma non depleto e isotipo-impoverito da 3 donatori; (F) Percentuale media di infezione osservata con plasma dai 3 donatori e (G) Diminuzione di piega (plasma deplezione di isotipo rispetto a plasma non depleto) in ID50  misurata mediante microneutralizzazione di virioni SARS-CoV-2 wild-type. Gli asterischi indicano il livello di significatività statistica ottenuto da un Wilcoxon signed rank test, ns non significativo; * p <0,05; ** p <0,01; *** p <0,001; **** p <0.0001.
Capacità neutralizzante di otto plasma convalescente utilizzando particelle pseudovirali o microneutralizzazione con virus SARS-CoV-2 di tipo selvaggio infettivo.
ID50 ottenuto mediante test di microneutralizzazione del virus (A) o test di neutralizzazione di particelle pseudovirali (B) per plasma non impoverito o isotipico di otto donatori convalescenti. (C) correlazione di Spearman e adattamento di regressione lineare tra l’ID50 ottenuto mediante microneutralizzazione e saggi di neutralizzazione delle particelle pseudovirali. Le linee tratteggiate indicano l’intervallo di confidenza al 95% dell’adattamento della regressione lineare. I plasmi non impoveriti sono mostrati in nero, IgM-impoveriti in blu, IgA-impoveriti in rosso e IgG-impoveriti in verde. Gli asterischi indicano il livello di significatività statistica ottenuto da un Wilcoxon signed rank test, ns non significativo; ** p <0,01; **** p <0.0001.

Discussione

I nostri risultati che descrivono in dettaglio il ruolo importante delle IgM nell’attività neutralizzante del plasma convalescente hanno diverse implicazioni. In primo luogo, sebbene l’efficacia terapeutica del plasma convalescente per il trattamento dei pazienti con COVID-19 rimanga da stabilire, è probabile che gli anticorpi neutralizzanti giochino un ruolo.

Poiché gli anticorpi IgM specifici per SARS-CoV-2 diminuiscono rapidamente dopo l’insorgenza della malattia (Beaudoin-Bussières et al., 2020; Prévost et al., 2020; Robbiani et al., 2020; Seow et al., 2020), la raccolta di convalescenti il plasma con la massima attività neutralizzante deve essere eseguito subito dopo la guarigione della malattia.

In secondo luogo, i nostri risultati suggeriscono che occorre prestare attenzione quando si utilizzano terapie che compromettono la produzione di IgM. Gli anticorpi anti-CD20 (agenti che riducono le cellule B) sono usati per trattare diversi disturbi infiammatori. Il loro uso è associato a deficit di IgM in un numero considerevole di pazienti, mentre il loro impatto sui livelli di IgG e IgA è più limitato (Kridin e Ahmed, 2020).

In linea con i nostri dati, studi recenti hanno riportato che la terapia anti-CD20 potrebbe essere associata a una maggiore suscettibilità a contrarre SARS-CoV-2 e sviluppare COVID-19 grave (Guilpain et al., 2020; Hughes et al., 2020; Safavi et al., 2020; Schulze-Koops et al., 2020; Sharmeen et al., 2020; Sormani et al., 2020).

Resta da dimostrare se ciò sia associato all’esaurimento preferenziale dei linfociti B produttori di IgM da parte di questi trattamenti (Looney et al., 2008). Tuttavia, i nostri risultati suggeriscono che i livelli di IgM dovrebbero essere studiati come biomarcatore per stratificare i pazienti in terapia immunosoppressiva a più alto rischio di COVID-19.

In sintesi, i nostri risultati estendono le precedenti osservazioni che mostrano una forte correlazione tra la potenza di neutralizzazione e la presenza di IgM specifiche per RBD (Beaudoin-Bussières et al., 2020; Perera et al., 2020; Prévost et al., 2020; Seow et al. ., 2020). È intrigante che le IgM rappresentino solo il 5% circa degli anticorpi totali nel plasma (Wang et al., 2020), ma svolgono un ruolo così importante nella neutralizzazione di SARS-CoV-2.

Resta da dimostrare formalmente se ciò sia dovuto alla maggiore avidità fornita dalla sua natura pentamerica, ma è in accordo con il recente lavoro che dimostra che gli anticorpi dimerici sono più potenti della loro controparte monomerica (Wang et al., 2020).

È stato suggerito il possibile insediamento di cellule B produttrici di IgM di lunga durata che potrebbero contribuire all’immunità a lungo termine dei pazienti guariti (Brouwer et al., 2020; Newell et al., 2020). Tuttavia, resta da determinare il modo in cui la neutralizzazione plasmatica si evolve per periodi di tempo prolungati e il ruolo specifico delle IgM in questa attività.

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