Оценка Т-клеточного иммунитета к SARS-CoV-2 у переболевших и вакцинированных против COVID-19 лиц с помощью ELISPOT набора ТиграТест^® SARS-CoV-2

С началом пандемии COVID-19 в мире и Российской Федерации был разработан ряд молекулярно-биологических тестов для диагностики инфекции, вызванной SARS-CoV-2. Однако результаты применения многочисленных серологических тестов свидетельствуют об их недостаточной чувствительности или специфичности. У существенной части пациентов с подтвержденным ПЦР-диагнозом COVID-19 специфические антитела не обнаруживаются. Существуют доказательства того, что у части выздоровевших гуморальный иммунный ответ является относительно кратковременным. В ряде публикаций показано, что Т-клеточный ответ на человеческие коронавирусы, включая SARS-CoV-1, MERS и SARS-CoV-2, может быть сильным и долговременным. Оценка Т-клеточного иммунитета к SARS-CoV-2 важна не только для стратификации рисков и определения потенциально защищенных групп населения с иммунитетом, приобретенным вследствие перенесенной инфекции, но и для определения иммуногенности и потенциальной эффективности разрабатываемых вакцин. Существующие методики количественной или полуколичественной оценки специфического Т-клеточного ответа применяются в основном в научных исследованиях и не стандартизованы. Цель работы: разработка и апробация тест-системы для выполнения стандартизованной методики определения специфических к антигенам SARS-CoV-2 Т-клеток в периферической крови человека in vitro. Материалы и методы: разработанный компанией «ГЕНЕРИУМ» набор ТиграТест^® SARS-CoV-2, принцип работы которого заключается в определении количества Т-клеток, секретирующих гамма-интерферон in vitro. Исследования проводили на образцах венозной крови добровольцев трех групп: условно здоровых, переболевших COVID-19, прошедших вакцинацию против COVID-19. Результаты: разработана тест-система для определения специфических к антигенам SARS-CoV-2 Т-клеток в периферической крови человека in vitro. Показана специфичность и определена предварительная чувствительность теста ТиграТест^® SARS-CoV-2. Исследован диапазон и величина Т-клеточного ответа у переболевших и вакцинированных. Показан выраженный Т-клеточный ответ и у части лиц с отсутствующими симптомами или неподтвержденным диагнозом. Обнаружено, что среднее значение Т-клеточного ответа в отношении пептидов белка-шипа (S-белка) выше у вакцинированных, чем у переболевших. Найдена корреляция между тяжестью заболевания и уровнем Т-клеточного ответа. Определен удельный вклад различных групп антигенов в Т-клеточный ответ после перенесенного заболевания COVID-19. Выводы: набор ТиграТест^® SARS-CoV-2 является специфичным и чувствительным инструментом в оценке Т-клеточного иммунитета к вирусу SARS-CoV-2, в том числе и для вакцинированных. Разработанный набор целесообразно использовать в клинической практике для комплексной оценки иммунитета к SARS-CoV-2.

1. 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. http://doi.org/10.1016/j.cellimm.2020.104114

2. Altmann DM, Boyton RJ. SARS-CoV-2 T cell immunity: specificity, function, durability, and role in protection. Science Immunology. 2020;5(49):eabd6160. http://doi.org/10.1126/sciimmunol.abd6160

3. Peng Y, Mentzer AJ, Liu G, Yao X, Yin Z, Dong D, et al. Broad and strong memory CD4 + and CD8 + T cells induced by SARS-CoV-2 in UK convalescent individuals following COVID-19. Nat Immunol. 2020;21(11):1336–45. http://doi.org/10.1038/s41590-020-0782-6

4. Swadling L, Maini MK. T cells in COVID-19 — united in diversity. Nat Immunol. 2020;21(11):1307–8. http://doi.org/10.1038/s41590-020-0798-y

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

6. Woldemeskel BA, Kwaa AK, Garliss CC, Laeyendecker O, Ray SC, Blankson JN. Healthy donor T cell responses to common cold coronaviruses and SARS-CoV-2. J Clin Invest. 2020;130(12):6631–8. http://doi.org/10.1172/JCI143120

7. Dos Santos LA, Filho PGG, Silva AMF, Santos JVG, Santos DS, Aquino MM, et al. Recurrent COVID-19 including evidence of reinfection and enhanced severity in thirty Brazilian healthcare workers. J Infect. 2021;82(3):399–406. http://doi.org/10.1016/j.jinf.2021.01.020

8. Boyton RJ, Altmann DM. Risk of SARS-CoV-2 reinfection after natural infection. Lancet. 2021;397(10280):1161–3. http://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)00662-0

9. Hansen CH, Michlmayr D, Gubbels SM, Mølbak K, Ethelberg S. Assessment of protection against reinfection with SARS-CoV-2 among 4 million PCR-tested individuals in Denmark in 2020: a population-level observational study. Lancet. 2021;397(10280):1204–12. http://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)00575-4

10. Tan W, Lu Y, Zhang J, Wang J, Dan Y, Tan Z, et al. Viral kinetics and antibody responses in patients with COVID-19. MedRxiv. 2020. https://doi.org/10.1101/2020.03.24.20042382

11. Gallais F, Velay A, Nazon C, Wendling M-J, Partisani M, Sibilia J, et al. Intrafamilial exposure to SARS-CoV-2 associated with cellular immune response without seroconversion, France. Emerg. Infect. Diseases. 2021;27(1):113–21. https://doi.org/10.3201/eid2701.203611

12. Channappanavar R, Zhao J, Perlman S. T cell-mediated immune response to respiratory coronaviruses. Immunol Res. 2014;59(1-3):118–28. https://doi.org/10.1007/s12026-014-8534-z

13. Ibarrondo FJ, Fulcher JA, Goodman-Meza D, Elliott J, Hofmann C, Hausner MA, et al. Rapid decay of anti-SARSCoV-2 antibodies in persons with mild Covid-19. N Engl J Med. 2020;383(11):1085–7. https://doi.org/10.1056/NEJMc2025179 Erratum in: N Engl J Med. 2020; 383(11):e74. https://doi.org/10.1056/NEJMx200017

14. Tay MZ, Poh CM, Rénia L, MacAry PA, Ng LF. The trinity of COVID-19: immunity, inflammation and intervention. Nat Rev Immunol. 2020;20(6):363–74. https://doi.org/10.1038/s41577-020-0311-8

15. Zuo J, Dowell AC, Pearce H, Verma K, Long HM, Begum J, et al. Robust SARS-CoV-2-specific T cell immunity is maintained at 6 months following primary infection. Nat Immunol. 2021;22(5):620–6. https://doi.org/10.1038/s41590-021-00902-8

16. Wyllie D, Jones HE, Mulchandani R, Trickey A, TaylorPhillips S, Brooks T, et al. SARS-CoV-2 responsive T cell numbers and anti-Spike IgG levels are both associated with protection from COVID-19: a prospective cohort study in keyworkers. medRxiv. 2020.11.02.20222778. https://doi.org/10.1101/2020.11.02.20222778

17. Mandalakas AM, Highsmith HY, Harris NM, Pawlicka A, Kirchner HL. T-SPOT.TB performance in routine pediatric practice in a low TB burden setting. Pediatr Infect Dis J. 2018;37(4):292–7. https://doi.org/10.1097/INF.0000000000001792

18. Потеряев ДА, Хамитов РА, Ефимов ГА, Шустер АМ. Перспективы использования технологической платформы ELISPOT в системе противоэпидемических мероприятий против новой коронавирусной инфекции COVID-19. БИОпрепараты Профилактика, диагностика, лечение. 2020;20(3):146–58. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2020-20-3-146-158

19. Mallone R, Mannering S, Brooks-Worrell BM, DurinovicBelló I, Cilio CM, Wong FS, et al. Isolation and preservation of peripheral blood mononuclear cells for analysis of islet antigen-reactive T cell responses: position statement of the T-Cell Workshop Committee of the Immunology of Diabetes Society. Clin Exp Immunol. 2011;163(1):33–49. https://doi.org/10.1111/j.1365-2249.2010.04272.x

20. Sekine T, Perez-Potti A, Rivera-Ballesteros O, Strålin K, Gorin JB, Olsson A, et al. Robust T cell immunity in convalescent individuals with asymptomatic or mild COVID-19. Cell. 2020;183(1):158–68.e14. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.08.017

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. Immunity. 2020;53(6):1245–57.e5. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.11.004

22. Le Bert N, Tan AT, Kunasegaran K, Tham CYL, Hafezi M, Chia A, et al. SARS-CoV-2-specific T cell immunity in cases of COVID-19 and SARS, and uninfected controls. Nature. 2020;584(7821):457–62. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2550-z

23. Mateus J, Grifoni A, Tarke A, Sidney J, Ramirez SI, Dan JM, et al. Selective and cross-reactive SARS-CoV-2 T cell epitopes in unexposed humans. Science. 2020;370(6512):89–94. https://doi.org/10.1126/science.abd3871

24. Reynolds CJ, Swadling L, Gibbons JM, Pade C, Jensen MP, Diniz MO, et al. Discordant neutralizing antibody and T cell responses in asymptomatic and mild SARS-CoV-2 infection. Sci Immunol. 2020;5(54):eabf3698. https://doi.org/10.1126/sciimmunol.abf3698

25. Nolan S, Vignali M, Klinger M, Dines JN, Kaplan IM, Svejnoha E, et al. A large-scale database of T-cell receptor beta (TCRβ) sequences and binding associations from natural and synthetic exposure to SARS-CoV-2. 2020. Preprint. Res Sq. 2020;rs.3.rs-51964. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-51964/v1

26. Yu J, Tostanoski LH, Peter L, Mercado NB, McMahan K, Mahrokhian SH, et al. DNA vaccine protection against SARSCoV-2 in rhesus macaques. Science. 2020;369(6505):806–11. https://doi.org/10.1126/science.abc6284

27. Logunov DY, Dolzhikova IV, Zubkova OV, Tukhvatullin AI, Shcheblyakov DV, Dzharullaeva AS, et al. Safety and immunogenicity of an rAd26 and rAd5 vector-based heterologous prime-boost COVID-19 vaccine in two formulations: two open, non-randomised phase 1/2 studies from Russia. Lancet. 2020;396(10255):887–97. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31866-3

28. Todryk SM, Pathan AA, Keating S, Porter DW, Berthoud T, Thompson F, et al. The relationship between human effector and memory T cells measured by ex vivo and cultured ELISPOT following recent and distal priming. Immunology. 2009;128(1):83–91. https://doi.org/10.1111/j.1365-2567.2009.03073.x

29. Dan JM, Mateus J, Kato Y, Hastie KM, Yu ED, Faliti CE, et al. Immunological memory to SARS-CoV-2 assessed for up to 8 months after infection. Science. 20215;371(6529):eabf4063. https://doi.org/10.1126/science.abf4063

30. 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

31. Ferretti AP, Kula T, Wang Y, Nguyen DMV, Weinheimer A, Dunlap GS, et al. Unbiased screens show CD8+ T cells of COVID-19 patients recognize shared epitopes in SARS-CoV-2 that largely reside outside the spike protein. Immunity. 2020;53(5):1095–107.e3. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.10.006