Preview

БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение

Расширенный поиск

Перспективы использования технологической платформы ELISPOT в системе противоэпидемических мероприятий против новой коронавирусной инфекции COVID-19

https://doi.org/10.30895/2221-996X-2020-20-3-146-158

Полный текст:

Аннотация

Определение наличия Т-клеточного иммунного ответа к вирусу SARS-CoV-2 актуально как для диагностики заболевания у пациентов с наличием симптомов, так и для определения общего количества людей, перенесших данное заболевание, в том числе бессимптомно. Кроме того, данные тесты эффективны для оценки иммунного ответа после проведения вакцинации, а также оценки напряженности специфического иммунитета в группах риска и ранее переболевших. При этом среди методов оценки Т-клеточного иммунного ответа наиболее перспективным является тест ELISPOT на выброс интерферона гамма (IGRA) под действием специфических вирусных антигенов. В обзоре рассмотрены перспективы использования технологической платформы ELISPOT в клинико-лабораторной практике при работе с новой коронавирусной инфекцией COVID-19 с учетом особенностей иммунного ответа при данном заболевании. В качестве источников литературы использовались статьи, опубликованные в реферируемых журналах, препринты статей, размещенные на ресурсах arXiv, кроме того, использовались личные коммуникации авторов с ведущими иммунологами. Показано, что внедрение В- и Т-клеточного ELISPOT-тестов позволит осуществлять мониторинг иммунологического статуса пациентов и выбор тактики лечения, выявлять наиболее уязвимые группы населения, осуществлять комплексную оценку вакцинных препаратов на этапах разработки, клинических исследований и внедрения в практику. Обсуждаются вопросы сохранения Т-клеточного иммунитета в крови переболевших коронавирусными инфекциями HCoV, SARS, MERS, COVID-19 и преимущества Т-клеточного ELISPOT-теста перед серологическими тестами для эпидемиологической оценки распространенности новой коронавирусной инфекции и в клинических исследованиях вакцин против COVID-19. Биотехнологические компании имеют готовую технологическую платформу, легко адаптируемую под конкретный вид анализа и патогена, для разработки и промышленного производства наборов ELISPOT. Подтверждена необходимость разработки вакцин, стимулирующих как клеточный, так и гуморальный иммунные ответы, поднят вопрос о защитном потенциале перекрестного иммунитета, приобретенного до пандемии COVID-19.

Об авторах

Д. А. Потеряев
Общество с ограниченной ответственностью «Международный биотехнологический центр «ГЕНЕРИУМ»
Россия

Потеряев Дмитрий Александрович, канд. биол. наук.

ул. Владимирская, д. 14, пос. Вольгинский, Петушинский район, Владимирская область, 601125



Р. А. Хамитов
Общество с ограниченной ответственностью «Международный биотехнологический центр «ГЕНЕРИУМ»
Россия

Хамитов Равиль Авгатович, д-р мед. наук, проф.

ул. Владимирская, д. 14, пос. Вольгинский, Петушинский район, Владимирская область, 601125



Г. А. Ефимов
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр гематологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия

Ефимов Григорий Александрович, канд. биол. наук.

Новый Зыковский проезд, д. 4, Москва, 125167



А. М. Шустер
Общество с ограниченной ответственностью «Международный биотехнологический центр «ГЕНЕРИУМ»
Россия

Шустер Александр Михайлович, канд. биол. наук.

ул. Владимирская, д. 14, пос. Вольгинский, Петушинский район, Владимирская область, 601125



Список литературы

1. Folegatti PM, Ewer KJ, Aley PK, Angus B, Becker S, Belij-Rammerstorfer S, et al. Safety and immunogenicity of the ChAdOx1 nCoV-19 vaccine against SARS-CoV-2: a preliminary report of a phase 1/2, single-blind, randomised controlled trial. Lancet. 2020;396(10249):467–78. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31604-4

2. Oi-Wing Ng, Adeline Chia, Anthony T Tan, Ramesh S Jadi, Hoe Nam Leong, Antonio Bertoletti, Yee-Joo Tan. Memory T cell responses targeting the SARS coronavirus persist up to 11 years post-infection. Vaccine. 2016;34(17):2008–14. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2016.02.063

3. Lehmann PV, Zhang W. Unique strengths of ELISPOT for T cell diagnostics. In: Kalyuzhny A, ed. Handbook of ELISPOT. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols). Vol. 792. Totowa, NJ: Humana Press; 2012. P. 3–23. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-325-7_1

4. Umlauf BJ, Pinsky NA, Ovsyannikova IG, Poland GA. Detection of vaccinia virus-specific IFNγ and IL-10 secretion from human PBMCs and CD8+ T cells by ELISPOT. In: Kalyuzhny A, ed. Handbook of ELISPOT. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols). Vol. 792. Totowa, NJ: Humana Press; 2012. P. 199–218. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-325-7_16

5. Saletti G, Çuburu N, Yang JS, Dey A, Czerkinsky C. Enzyme-linked immunospot assays for direct ex vivo measurement of vaccineinduced human humoral immune responses in blood. Nat Protoc. 2013;8(6):1073–87. https://doi.org/10.1038/nprot.2013.058

6. Kozlowski PA, Cu-Uvin S, Neutra MR, Flanigan TP. Comparison of the oral, rectal, and vaginal immunization routes for induction of antibodies in rectal and genital tract secretions of women. Infect Immun. 1997;65(4):1387–94.

7. Sundling C, Rönnberg C, Yman V, Asghar M, Jahnmatz P, Lakshmikanth T, et al. B cell profiling in malaria reveals expansion and remodelling of CD11c+ B cell subsets. JCI Insight. 2019;4(9):e126492. https://doi.org/10.1172/jci.insight.126492

8. Yue-Dan Wang, Wan-Yee Fion Sin, Guo-Bing Xu, Huang-Hao Yang, Tin-yau Wong, Xue-Wen Pang, et al. T-cell epitopes in severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus spike protein elicit a specific T-cell immune response in patients who recover from SARS. J Virol. 2004;78(11):5612–8. https://doi.org/10.1128/JVI.78.11.5612-5618.2004

9. Jiang Gu, Encong Gong, Bo Zhang, Jie Zheng, Zifen Gao, Yanfeng Zhong, et al. Multiple organ infection and the pathogenesis of SARS. J Exp Med. 2005;202(3):415–24. https://doi.org/10.1084/jem.20050828

10. Rokni M, Ghasemi V, Tavakoli Z. Immune responses and pathogenesis of SARS-CoV-2 during an outbreak in Iran: comparison with SARS and MERS. Rev Med Virol. 2020;30(3):e2107. https://doi.org/10.1002/rmv.2107

11. Dawei Wang, Yimei Yin, Chang Hu, Xing Liu, Xingguo Zhang, Shuliang Zhou, et al. Clinical course and outcome of 107 patients infected with the novel coronavirus, SARS-CoV-2, discharged from two hospitals in Wuhan, China. Crit Care. 2020;24(1):188. https://doi.org/10.1186/s13054-020-02895-6

12. Li Tan, Qi Wang, Duanyang Zhang, Jinya Ding, Qianchuan Huang, Yi-Quan Tang, et al. Lymphopenia predicts disease severity of COVID-19: a descriptive and predictive study. Signal Transduct Target Ther. 2020;5(1):33. https://doi.org/10.1038/s41392-020-0148-4

13. Pak-Yin Lui, Lok-Yin Roy Wong, Cheuk-Lai Fung, Kam-Leung Siu, Man-Lung Yeung, Kit-San Yuen, et al. Middle East respiratory syndrome coronavirus M protein suppresses type I interferon expression through the inhibition of TBK1-dependent phosphorylation of IRF3. Emerg Microbes Infect. 2016;5(4):e39. https://doi.org/10.1038/emi.2016.33

14. Park A, Iwasaki A. Type I and type III interferons — induction, signaling, evasion, and application to combat COVID-19. Cell Host Microbe. 2020;27(6):870–8. https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.05.008

15. Woo PCY, Lau SKP, Wong BHL, Kwok-hung Chan, Chung-ming Chu, Hoi-wah Tsoi, et al. Longitudinal profile of immunoglobulin G (IgG), IgM, and IgA antibodies against the severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus nucleocapsid protein in patients with pneumonia due to the SARS coronavirus. Clin Diagn Lab Immunol. 2004;11(4):665–8. https://doi.org/10.1128/CDLI.11.4.665-668.2004

16. Fan Wu, Aojie Wang, Mei Liu, Qimin Wang, Jun Chen, Shuai Xia, et al. Neutralizing antibody responses to SARS-CoV-2 in a COVID-19 recovered patient cohort and their implications. medRxiv. 2020.03.30.20047365. https://doi.org/10.1101/2020.03.30.20047365

17. Chen Dong, Ling Ni, Fang Ye, Meng-Li Chen, Yu Feng, Yong-Qiang Deng, et al. Characterization of anti-viral immunity in recovered individuals infected by SARS-CoV-2. medRxiv. 2020.03.17.20036640. https://doi.org/10.1101/2020.03.17.20036640

18. Sekine T, Perez-Potti A, Rivera-Ballesteros O, Strålin K, Gorin J-B, Olsson A, et al. Robust T cell immunity in convalescent individuals with asymptomatic or mild COVID-19. Cell. 2020. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.08.017

19. Hong-Yi Zheng, Mi Zhang, Cui-Xian Yang, Nian Zhang, Xi-Cheng Wang, Xin-Ping Yang, et al. Elevated exhaustion levels and reduced functional diversity of T cells in peripheral blood may predict severe progression in COVID-19 patients. Cell Mol Immunol. 2020;17(5):541–3. https://doi.org/10.1038/s41423-020-0401-3

20. Braun J, Loyal L, Frentsch M, Wendisch D, Georg P, Kurth F, et al. Presence of SARS-CoV-2 reactive T cells in COVID-19 patients and healthy donors. medRxiv. 2020.04.17.20061440. https://doi.org/10.1101/2020.04.17.20061440

21. Shomuradova AS, Vagida MS, Sheetikov SA, Zornikova KV, Kiryukhin D, Titov A, et al. SARS-CoV-2 epitopes are recognized by a public and diverse repertoire of human T-cell receptors. medRxiv. 2020.05.20.20107813. https://doi.org/10.1101/2020.05.20.20107813

22. Pia L. SARS-CoV-2-reactive T cells in patients and healthy donors. Nat Rev Immunol. 2020;20(6):353. https://doi.org/10.1038/s41577-020-0333-2

23. Gaunt ER, Hardie A, Claas EC, Simmonds P, Templeton KE. Epidemiology and clinical presentations of the four human coronaviruses 229E, HKU1, NL63, and OC43 detected over 3 years using a novel multiplex real-time PCR method. J Clin Microbiol. 2010;48(8):2940–7. https://doi.org/10.1128/JCM.00636-10

24. Callow KA, Parry HF, Sergeant M, Tyrrell DA. The time course of the immune response to experimental coronavirus infection of man. Epidemiol Infect. 1990;105(2):435–46. https://doi.org/10.1017/s0950268800048019

25. Grifoni A, Weiskopf D, Ramirez SI, Mateus J, Dan JM, Moderbacher CR, et al. Targets of T cell responses to SARS-CoV-2 coronavirus in humans with COVID-19 disease and unexposed individuals. Cell. 2020;181(7):1489–501.e15. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.05.015

26. Peeples L. News feature: avoiding pitfalls in the pursuit of a COVID-19 vaccine. Proc Natl Acad Sci USA. 2020;117(15):8218–21. https://doi.org/10.1073/pnas.2005456117

27. Gallais F, Velay A, Wendling M-J, Nazon C, Partisani M, Sibilia J, et al. Intrafamilial exposure to SARS-CoV-2 induces cellular immune response without seroconversion. medRxiv. 2020.06.21.20132449. https://doi.org/10.1101/2020.06.21.20132449

28. Weiskopf D, Schmitz KS, Raadsen MP, Grifoni A, Okba NMA, Endeman H, et al. Phenotype and kinetics of SARS-CoV-2-specific T cells in COVID-19 patients with acute respiratory distress syndrome. Sci Immunol. 2020;5(48):eabd2071. https://doi.org/10.1126/sciimmunol.abd2071

29. Yan-Ying Fan, Zi-Tong Huang, Li Li, Man-Hui Wu, Tao Yu, Richard A Koup, et al. Characterization of SARS-CoV-specific memory T cells from recovered individuals 4 years after infection. Arch Virol. 2009;154(7):1093–9. https://doi.org/10.1007/s00705-009-0409-6

30. Greenbaum JA, Kotturi MF, Kim Y, Oseroff C, Vaughan K, Salimi N, et al. Pre-existing immunity against swine-origin H1N1 influenza viruses in the general human population. Proc Natl Acad Sci USA. 2009;106(48):20365–70. https://doi.org/10.1073/pnas.0911580106

31. Sridhar S, Begom S, Bermingham A, Hoschler K, Adamson W, Carman W, et al. Cellular immune correlates of protection against symptomatic pandemic influenza. Nat Med. 2013;19(10):1305–12. https://doi.org/10.1038/nm.3350

32. Wilkinson TM, Li CKF, Chui CSC, Huang AKY, Perkins M, Liebner JC, et al. Preexisting influenza-specific CD4+ T cells correlate with disease protection against influenza challenge in humans. Nat Med. 2012;18(2):274–80. https://doi.org/10.1038/nm.2612

33. Hancock K, Veguilla V, Xiuhua Lu, Zhong W, Butler EN, Hong Sun, et al. Cross-reactive antibody responses to the 2009 pandemic H1N1 influenza virus. N Engl J Med. 2009;361(20):1945–52. https://doi.org/10.1056/NEJMoa0906453

34. Gostic KM, Ambrose M, Worobey M, Lloyd-Smith JO. Potent protection against H5N1 and H7N9 influenza via childhood hemagglutinin imprinting. Science. 2016;354(6313):722–6. https://doi.org/10.1126/science.aag1322

35. Kissler SM, Tedijanto C, Goldstein E, Grad YH, Lipsitch M. Projecting the transmission dynamics of SARS-CoV-2 through the postpandemic period. Science. 2020;368(6493):860–8. https://doi.org/10.1126/science.abb5793

36. Chuan Qin, Luoqi Zhou, Ziwei Hu, Shuoqi Zhang, Sheng Yang, Yu Tao, et al. Dysregulation of immune response in patients with Coronavirus 2019 (COVID-19) in Wuhan, China. Clin Infect Dis. 2020;71(15):762–8. https://doi.org/10.1093/cid/ciaa248

37. Yufang Shi, Ying Wang, Changshun Shao, Jianan Huang, Jianhe Gan, Xiaoping Huang, et al. COVID-19 infection: the perspectives on immune responses. Cell Death Differ. 2020;27(5):1451–4. https://doi.org/10.1038/s41418-020-0530-3

38. Huang AT, Garcia-Carreras B, Hitchings MDT, Yang B, Katzelnick LC, Rattigan SM, et al. A systematic review of antibody mediated immunity to coronaviruses: antibody kinetics, correlates of protection, and association of antibody responses with severity of disease. medRxiv. 2020.04.14.20065771. https://doi.org/10.1101/2020.04.14.20065771

39. Fan Wu, Aojie Wang, Mei Liu, Qimin Wang, Jun Chen, Shuai Xia, et al. Neutralizing antibody responses to SARS-CoV-2 in a COVID-19 recovered patient cohort and their implications. medRxiv. 2020.03.30.20047365. https://doi.org/10.1101/2020.03.30.20047365

40. Thevarajan I, Thi H O Nguyen, Koutsakos M, Druce J, Caly L, van de Sandt CE, et al. Breadth of concomitant immune responses prior to patient recovery: a case report of non-severe COVID-19. Nat Med. 2020;26(4):453–5. https://doi.org/10.1038/s41591-020-0819-2

41. Bauer T, Jilg W. Hepatitis B surface antigen-specific T and B cell memory in individuals who had lost protective antibodies after hepatitis B vaccination. Vaccine. 2006;24(5):572–7. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2005.08.058

42. Melgaco JG, Morgado LN, Santiago MA, de Oliveira JM, Lewis-Ximenez LL, Hasselmann B, et al. A single dose of inactivated hepatitis A vaccine promotes HAV-specific memory cellular response similar to that induced by a natural infection. Vaccine. 2015;33(32):3813–20. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2015.06.099

43. Melgaço JG, Azamor T, Ano Bom APD. Protective immunity after COVID-19 has been questioned: what can we do without SARS-CoV-2-IgG detection? Cell Immunol. 2020;353:104114. https://doi.org/10.1016/j.cellimm.2020.104114

44. Pizzolla A, Wakim LM. Memory T cell dynamics in the lung during influenza virus infection. J Immunol. 2019;202(2):374–81. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1800979


Для цитирования:


Потеряев Д.А., Хамитов Р.А., Ефимов Г.А., Шустер А.М. Перспективы использования технологической платформы ELISPOT в системе противоэпидемических мероприятий против новой коронавирусной инфекции COVID-19. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2020;20(3):146-158. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2020-20-3-146-158

For citation:


Poteryaev D.A., Khamitov R.A., Efimov G.A., Shuster A.M. Prospects for Using the ELISPOT Technological Platform as Part of Anti-Epidemic Measures Against the New Coronavirus Infection COVID-19. BIOpreparations. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2020;20(3):146-158. (In Russ.) https://doi.org/10.30895/2221-996X-2020-20-3-146-158

Просмотров: 159


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2221-996X (Print)
ISSN 2619-1156 (Online)