کروناویروس های انسانی می توانند از طریق سیستانچ ایمنی را تقویت کنند

خلاصه

علاقه زیادی به ایمنی آنتی بادی در برابر ویروس کرونا وجود دارد. با این حال، مشخص نیست که آیا کروناویروس‌ها برای فرار از این ایمنی تکامل می‌یابند و اگر چنین است، با چه سرعتی. در اینجا، با توصیف تکامل تاریخی ویروس کرونای انسانی 229E به این سوال می پردازیم. ما سرم‌های انسانی دهه‌های 1980 و 1990 را شناسایی کردیم که دارای تیترهای خنثی‌کننده در برابر 229E همزمان با تیترهای ضد SARS-CoV{6}} ناشی از عفونت SARS-CoV{-2 یا واکسیناسیون بودند. ما این سرم ها را در برابر سویه 229E جدا شده پس از جمع آوری سرم آزمایش کردیم و تیترهای خنثی سازی پایینی را در برابر این ویروس های "آینده" یافتیم. در برخی موارد، سرم هایی که قادر به خنثی کردن سویه های همزمان 229E با عیار 1:100 بودند، نتوانستند سویه های جدا شده 8-17 سال بعد را شناسایی کنند. کاهش خنثی سازی ویروس های "آینده" به دلیل تکامل آنتی ژن های ویروسی در سطوح اوج، به ویژه در حوزه اتصال گیرنده است. اگر بتوان این نتایج را به سایر کروناویروس‌ها تعمیم داد، ممکن است به‌روزرسانی منظم واکسن SARS-CoV{15}} توصیه شود. همزمان، محققان در جستجوی داروهای جدیدی برای تقویت ایمنی در برابر کووید هستند{16}}. به عنوان مثال Cistanche tubulasa.

معرفی

همه‌گیری SARS-CoV-2 باید فوراً تعیین کند که ایمنی آنتی‌بادی در برابر عفونت SARS-CoV-2 چقدر مؤثر است. شواهد تا کنون امیدوار کننده است. آنتی بادی های خنثی کننده و ضد سنبله که توسط عفونت های طبیعی ایجاد می شوند با کاهش عفونت های انسانی مرتبط هستند و واکسن هایی که این آنتی بادی ها را تحریک می کنند بسیار محافظت کننده هستند. این یافته‌ها در انسان توسط مطالعات حیوانی متعددی تأیید شده است که نشان می‌دهد آنتی‌بادی‌هایی که قله‌های SARS-CoV-2 را خنثی می‌کنند در برابر عفونت و بیماری محافظت می‌کنند.

با این حال، انسان به طور مکرر به ویروس سرماخوردگی معمولی" ویروس کرونا 229E، OC43، HKU1 و NL63 آلوده می شود. به عنوان مثال، مطالعات سرولوژیکی نشان داده است که یک فرد آلوده معمولی هر 2-3 سال یک بار به 229E آلوده می شود، اگرچه میزان عفونت کمتر است. و هیچ عفونت مجدد 229E در یک مطالعه 4-ساله گزارش نشده است که عفونت را بر اساس معیارهای مثبت بودن تست PCR در بیماری های تنفسی شناسایی کرده است. این نگرانی‌ها در ابتدا بر این احتمال متمرکز بود که خود پاسخ ایمنی ممکن است دوام نیابد. این احتمال اکنون بعید به نظر می‌رسد زیرا عفونت SARS-CoV{9}} آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده و سلول‌های B حافظه را با پویایی القا می‌کند. شبیه به ویروس های دیگر تنفسی. هم پلی ساکارید سیستانچ و هم کریینوزید می توانند فعالیت آنزیمی قلب و بافت مغز را افزایش دهند، عملکرد فاگوسیتوز سلول های حفره شکمی را افزایش دهند و پاسخ تکثیر لنفوسیت ها را افزایش دهند.

عکس: فاو سیستانچ

ویروس بطنی

اما حتی در مواجهه با آنتی بادی های طولانی مدت، ویروس ها می توانند با مکانیسم دیگری دوباره آلوده شوند: تکامل آنتی ژنی. برای مثال، عفونت با ویروس‌های آنفولانزا، آنتی‌بادی‌هایی تولید می‌کند که معمولاً انسان را در برابر همان سویه حداقل برای چند دهه محافظت می‌کند. متأسفانه، ویروس‌های آنفولانزا برای فرار از این آنتی‌بادی‌ها تحت تکامل آنتی‌ژنی سریع قرار می‌گیرند، به این معنی که اگرچه مصونیت نسبت به سویه ویروس اصلی برای چندین دهه ادامه دارد، انسان‌ها به راحتی توسط فرزندان خود در حدود پنج سال آلوده می‌شوند. این تکامل مداوم آنتی ژنی دلیلی است که واکسن های آنفولانزا به طور مرتب به روز می شوند.

در اینجا، به صورت تجربی ارزیابی می‌کنیم که آیا کروناویروس 229E با بازسازی تکامل ویروس در چند دهه گذشته از خنثی شدن در سرم‌های پلی کلونال انسانی فرار کرده است یا خیر. ما دریافتیم که سرم‌های تاریخی که به‌طور مؤثر ویریون‌های شبه سنبله 229E را خنثی می‌کنند، عموماً فعالیت کمی در برابر اسپک‌های سویه‌های 229E جدا شده 8-17 سال بعد نشان دادند. در مقابل، سرم‌های مدرن بزرگسالان معمولاً پیک‌های تعداد زیادی از ویروس‌های تاریخی را خنثی می‌کنند، در حالی که سرم‌های مدرن کودکان به بهترین شکل اوج ویروس‌های اخیر را که در طول زندگی کودک در گردش بوده‌اند، خنثی می‌کنند. این الگوها به عنوان سنبله های تکاملی آنتی ژنی، به ویژه در حوزه اتصال گیرنده تفسیر شده اند. اگر SARS-CoV{5}} دچار تکامل آنتی ژنی سریع مشابهی شد، ممکن است توصیه شود که واکسن‌ها را مرتباً به روز کنید تا با تکامل ویروسی همگام شوید. یا از طریق روش های دیگر برای افزایش سرعت تکثیر لنفوسیت ها، توانایی فاگوسیتوز ماکروفاژها را افزایش دهید. مشخص شده است که سیستانش توبولوزا عملکرد سلول های T و ظرفیت فاگوسیتوز ماکروفاژها را افزایش می دهد.

عکس: مزایای سیستانچ

نتیجه

تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک گوش 229E برای تعیین سویه های تاریخی برای مطالعه تجربی انجام شد.

ما تحقیقات خود را بر روی پروتئین اسپایک ویروسی متمرکز کردیم، زیرا هدف اصلی خنثی‌کننده آنتی‌بادی‌ها است و به این دلیل که آنتی‌بادی‌های ضد اسپایک بهترین پارامتر ایمنی در ارتباط با محافظت از انسان در برابر عفونت کروناویروس هستند.

از آنجایی که SARS-CoV-2 بیش از یک سال است که در انسان‌ها در گردش است، باید یک ویروس کرونای دیگر با تاریخچه تکاملی گسترده‌تری انتخاب کنیم. از چهار کروناویروس سرماخوردگی معمولی که در انسان وجود دارند، دو ویروس A 229E و NL63 مشابه SARS-CoV-2 هستند، زیرا آنها به گیرنده‌های پروتئینی از طریق دامنه‌های متصل به گیرنده در سنبله‌ها متصل می‌شوند. در مقابل، دو ویروس بتا کرونا OC43 و HKU1 گیرنده های گلیکان را از طریق دامنه n ترمینال سنبله متصل می کنند. آنتی‌بادی‌هایی که اتصال گیرنده را مسدود می‌کنند، بر فعالیت خنثی‌سازی ایمنی ناشی از عفونت SARS-CoV مسلط هستند، بنابراین نتیجه می‌گیریم که حتی اگر SARS-CoV-2 یک ویروس کرونا نوع B است، تکامل آنتی ژنی آن بیشتر است. توسط دو کروناویروس انسانی A پیش‌بینی شده است که از گیرنده پروتئین متصل شونده به RBD نیز استفاده می‌کنند. از بین دو ویروس، ما 229E را انتخاب کردیم زیرا برای اولین بار 50 سال پیش در انسان شناسایی شد، در حالی که NL63 تنها در سال 2003 کشف شد.

ما درخت فیلوژنتیک خارهای 229E را از جدایه‌های مستقیم یا زیرگذر انسانی، به استثنای سویه‌های قدیمی‌تر که به طور گسترده در آزمایشگاه منتقل شده بودند، برون‌یابی کردیم. این درخت چند ویژگی مهم دارد. اول، مانند یک ساعت عمل می کند، با واگرایی دنباله ای متناسب با تاریخ جداسازی ویروس. دوم، درخت "نردبانی شکل" با یک شاخه کوتاه روی تنه است. شکل نردبانی فیلوژنی 229E قبلاً ذکر شده بود، مشخصه ویروس هایی مانند آنفولانزا، که در آن فشارهای ایمنی با انتخاب انواع آنتی ژنی، گردش جمعیت را هدایت می کند. سوم، گروه بندی توالی بر اساس تاریخ به جای کشور قرنطینه. فیلوژنی که بر اساس تاریخ به جای موقعیت جغرافیایی سازماندهی شده است، نشان دهنده گسترش سریع جهانی، یکی دیگر از ویژگی های ویروس های آنفلوانزای انسانی است. در نهایت، اگرچه مقداری نوترکیبی داخل گوش وجود دارد، اما بین سویه‌های نزدیک به هم است و بر توپولوژی گسترده‌تر درخت تأثیر نمی‌گذارد. محتوای MDA در قلب، کبد و بافت مغز موش‌های مدل پیری تحت حاد ناشی از D-گالاکتوز به طور قابل توجهی توسط لیتنوزین کاهش یافت، فعالیت تلومراز در قلب و بافت مغز به طور قابل توجهی افزایش یافت، عملکرد فاگوسیتوز ماکروفاژهای صفاقی افزایش یافت و پاسخ تکثیر لنفوسیت و محتوای IL{4}} در خون محیطی به طور قابل توجهی افزایش یافت. این نشان داد که لیتنوزید می تواند عملکرد ایمنی را تقویت کند.

عکس: اثرات سیستانچ باعث بهبود ایمنی می شود

بحث

ما به طور تجربی نشان داده‌ایم که سنبله‌های کروناویروس‌های انسانی دارای سرعت تکامل آنتی‌ژنی کافی برای فرار از خنثی‌سازی بسیاری از سرم‌های انسانی پلی کلونال در طی یک تا دو دهه هستند. این یافته نشان می‌دهد که یکی از دلایلی که انسان‌ها مکرراً به کروناویروس‌های فصلی مبتلا می‌شوند، ممکن است این باشد که تکامل سنبله‌های ویروسی، ایمنی ناشی از عفونت‌های قبلی را از بین می‌برد.

آنتی ژن 229E در مقایسه با ویروس آنفولانزا چقدر سریع تکامل می یابد؟ قابل ذکر است، ما مطالعاتی پیدا نکردیم که میزان فرسایش تکامل آنفولانزا در سرم انسانی را اندازه گیری کند. با این حال، بسیاری از مطالعات تکامل آنتی ژن آنفولانزا را با استفاده از مهار هماگلوتیناسیون در سرم های موش های آلوده به یک سویه ویروس آزمایش کرده اند. سرعت خنثی شدن 229E توسط سرم انسانی چندین برابر کندتر از سرعتی است که ویروس های آنفولانزای A/H3N2 توسط سرم فرت خنثی می شوند، اما با سرعت فرار ویروس های آنفلوانزا b قابل مقایسه است. با این حال، سرم های موش خرما آلوده به یک سویه از ویروس آنفولانزا تمایل به شناسایی سویه های کمتری نسبت به سرم های انسانی دارند که چندین بار با سویه های متعدد آلوده شده اند. بنابراین، HAI سرم فرت ممکن است میزان فرسایش تکامل آنفولانزا را در خنثی‌سازی واقعی سرم انسانی بیش از حد تخمین بزند. در این راستا، کار بیشتری برای مقایسه مثبت تکامل آنتی ژنی این ویروس ها مورد نیاز است.

سوال بزرگ این است که کار ما برای تکامل آنتی ژن های ممکن برای SARS-CoV چه معنایی دارد-2. در حالی که غیرممکن است بدانید که آیا SARS-CoV-2 مانند 229E تکامل می‌یابد، مسلم است که جهش‌هایی که بر خنثی‌سازی سرم در انسان‌های پلی کلونال تأثیر می‌گذارند، از قبل در دودمان SARS-CoV-2 وجود دارد، اگرچه نسبت زیادی وجود دارد. جمعیت هنوز ساده لوح هستند و بنابراین احتمالاً استرس ایمنی کمی در برابر ویروس دارند. اما طبق مشاهدات ما، حتی اگر کروناویروس‌های انسانی برای فرار از مصونیت خنثی‌سازی تکامل پیدا کنند، دو واقعیت امیدوارکننده است. اولا، سطح ایمنی مورد نیاز برای پیشگیری از کووید-19 شدید ممکن است پایین‌تر باشد، احتمالاً به این دلیل که دوره کندتر بیماری نسبت به ویروس «سریع‌تر» مانند آنفولانزا زمان بیشتری برای ایجاد پاسخ ایمنی دارد. یک توضیح خوش بینانه این است که این بیماری معمولاً ممکن است خفیف باشد، حتی اگر آنتی ژن های ویروسی برای اجازه عفونت مجدد تکامل یابند. ثانیاً، بسیاری از واکسن‌های پیشرو SARS-CoV-2 از فناوری‌های جدیدی مانند تحویل مبتنی بر MRNa استفاده می‌کنند که می‌توانند به راحتی واکسن را در صورت تکامل آنتی‌ژن به‌روزرسانی کنند. بنابراین، ما پیشنهاد می‌کنیم که تکامل SARS-CoV{12}} باید برای جهش‌های آنتی ژنی که ممکن است به‌روزرسانی‌های منظم واکسن را پیشنهاد کنند، بررسی شود.

برای تقویت ایمنی COVID{0}} خود اینجا را کلیک کنید

سنجش های خنثی سازی

سلول‌های 293T مورد استفاده در آزمایش‌های خنثی‌سازی با APN و TMPRSS2 ترانسفکت شدند و طبق تیتر ویروس که در بالا توضیح داده شد، کاشته شدند. آزمایش‌های خنثی‌سازی 20-24 ساعت پس از کاشت سلول‌ها در صفحات چاهک انجام شد. ابتدا نمونه‌های سرم غیرفعال‌شده با گرما 1:10 در محیط رشد D10 رقیق شدند، سپس 3 بار متوالی در صفحه {9}}خوب "تنظیم" پوشش tc رقیق شدند و در نهایت هر نمونه در مجموع 7 بار رقیق شد. هر نمونه سرم دو بار رقیق شد. سپس هر لنتی ویروس با سنبله 229E رقیق شد تا به قرائت لوسیفراز حدود 200،{14}} RLU در هر چاهک دست یابد. سپس مقادیر مساوی ویروس به هر چاهک ویروس و پلیت‌های «کشت» سرم اضافه شد که در دمای 37 درجه سانتی‌گراد و 5 درصد CO2 به مدت 1 ساعت انکوبه شدند و پس از آن 100 uL از هر مخلوط ویروس و سرم به 293T-APN منتقل شد. -صفحه های سلولی TMPRSS2 یک روز قبل کاشته شدند. ظروف کشت در دمای 37 درجه سانتیگراد و 5 درصد CO2 به مدت حدود {27}} ساعت انکوبه شدند و سیگنال لوسیفراز همانطور که در بالا توضیح داده شد برای تعیین تیتر ویروس خوانده شد.

هر پلیت خنثی سازی حاوی لیستی از چاهک های کنترل مثبت متشکل از سلول ها و ویروس ها، کشت شده در محیط D10 اما عاری از سرم، و کنترل های منفی متشکل از ویروس ها اما بدون سلول است (ما همچنین تأیید کردیم که نتایج مشابهی با استفاده از کنترل های منفی فقط سلولی). پس از کم کردن قرائت‌های پس‌زمینه برای گروه کنترل منفی، امتیاز عفونت در هر رقت سرم به عنوان امتیاز سیگنال برای گروه کنترل مثبت (به‌طور میانگین در دو سوراخ کنترل مثبت در هر ردیف) محاسبه شد. سپس از منحنی‌های خنثی استفاده می‌کنیم تا 2-منحنی‌های پارامتر هیل را با خطوط پایه ثابت در 1 و 0 مطابقت دهیم. توجه داشته باشید که غلظت‌های سرمی گزارش‌شده در این منحنی‌ها، غلظت‌های ویروسی هستند که از قبل با سرم به مدت 1 ساعت انکوبه شده‌اند. همه آزمایش‌ها تکرار شدند، اما برخی از جفت‌های سروویروس قرائت‌های بیشتری داشتند، زیرا جفت‌های سروویروس انتخابی را مجدداً اجرا کردیم تا تأیید کنیم که نتایج در طول روزهای آزمایشی ثابت هستند. در تمام موارد، قوام روزانه خوب بود و مقادیر گزارش شده ic50 متوسط ​​برای همه اندازه‌گیری‌ها بود. پلی ساکارید بیابانی سیستانچ می تواند محتوای MDA را در مغز، قلب و کبد مدل های حیوانی با نقص ایمنی کاهش دهد، فعالیت تلومراز را در قلب و بافت مغز افزایش دهد، عملکرد فاگوسیتوز ماکروفاژهای صفاقی، پاسخ تکثیر لنفوسیت ها، محتوای IL{9}} در لنفوسیت های T طحال و غلظت یون کلسیم در سلول های تیموس این شاخص ها نشان می دهد که پلی ساکارید سیستانچ می تواند عملکرد ایمنی را تقویت کند.

منابع

1. Addetia A، Crawford KHD، Dingens A، Zhu H، Roychoudhury P، Huang ML، و همکاران. آنتی بادی خنثی کنندهارتباط با محافظت از SARS-CoV-2 در انسان در طول شیوع کشتی های ماهیگیری بانرخ حمله بالا جی کلین میکروبیول. 2020; 58. https://doi.org/10.1128/JCM.{4}} PMID: 32826322

2. Lumley SF، O'Donnell D، Stoesser NE، Matthews PC، Howarth A، Hatch SB، و همکاران. وضعیت آنتی بادی وبروز عفونت SARS-CoV-2 در کارکنان مراقبت های بهداشتی. N Engl J Med. 2021; 384: 533-540. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034545 PMID: 33369366

3. Polack FP، Thomas SJ، Kitchin N، Absalon J، Gurtman A، Lockhart S، و همکاران. ایمنی و اثربخشیواکسن BNT162b2 mRNA کووید{2}}. N Engl J Med. 2{4}}20; 0: null. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577 PMID: 33301246

4. Allussi WB، Turner JS، Case JB، Zhao H، Schmitz AJ، Zhou JQ و همکاران. یک آنتی بادی خنثی کننده قویاز موش ها در برابر عفونت SARS-CoV-2 محافظت می کند. جی ایمونول. 2020; 205: 915-922. https://doi.org/10.4049/jimmunol.2000583 PMID: 32591393

5. McMahan K, Yu J, Mercado NB, Loos C, Tostanoski LH, Chandrashekar A, et al. همبستگی های protecمقابله با SARS-CoV-2 در ماکاک های رزوس. طبیعت. 2020; 1-8. https://doi.org/10.1038/s41586-020-03041-6 PMID: 33276369

6. Walls AC، Park YJ، Tortorici MA، Wall A، McGuire AT، Veesler D. ساختار، عملکرد و آنتی ژناز SARS-CoV-2 گلیکوپروتئین اسپایک. سلول. 2020; 181: 281-292.e6. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.058 PMID: 32155444

7. Zost SJ، Gilchuk P، Case JB، Binshtein E، Chen RE، Nkolola JP، و همکاران. خنثی کننده و محافظت کننده قویآنتی بادی های انسانی علیه SARS-CoV-2. طبیعت. 2020; 584: 443-449. https://doi.org/10.1038/s{0}} PMID: 32668443

8. Edridge AWD، Kaczorowska J، Hoste ACR، Bakker M، Klein M، Loens K، و همکاران. ویروس کرونا فصلیایمنی محافظتی کوتاه مدت است. نات مد. 2020; 26: 1691-1693. https://doi.org/10.1038/s41591-020-1083-1 PMID: 32929268

9. Hendley JO، Fishburne HB، Jack M. Gwaltney J. Coronavirus Infections in Working Adults. کشیش هستمRespir Dis. 1972; 105: 805-811. https://doi.org/10.1164/arrd.1972.105.5.805 PMID: 5020629

10. Schmidt OW، Allan ID، Cooney MK، Foy HM، Fox JP. افزایش تیتر آنتی بادی برای ویروس کرونای انسانیOC43 و 229E در خانواده های سیاتل در طول 1975-1979. ام جی اپیدمیول. 1986; 123: 862–868. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a114315 PMID: 3008551

11. Aldridge RW، Lewer D، Beale S، Johnson AM، Zambon M، Hayward AC، و همکاران. فصلی و مصونیتبه کروناویروس‌های فصلی تأیید شده آزمایشگاهی (HCoV-NL63، HCoV-OC43، و HCoV{5}}E): نتایجاز مطالعه گروهی Flu Watch. Wellcome Open Res. 2020; 5: 52. https://doi.org/10.12688/wellcomeopenres.15812.2 PMID: 33447664

12. Ibarrondo FJ، Fulcher JA، Goodman-Meza D، Elliott J، Hofmann C، Hausner MA، و همکاران. پوسیدگی سریعآنتی بادی‌های ضد SARS-CoV-2 در افراد مبتلا به کووید خفیف-19. N Engl J Med. 2020; 383: 1085-1087.https://doi.org/10.1056/NEJMc2025179 PMID: 32706954

13. Crawford KHD، Dingens AS، Eguia R، Wolf CR، Wilcox N، Logue JK، و همکاران. دینامیک ضد خنثی کنندهتیترهای بدن در ماه‌های پس از عفونت SARS-CoV-2. J Infect Dis. 2020; 223: 197-205. https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa618 PMID: 33000143

14. Gaebler C، Wang Z، Lorenzi JCC، Muecksch F، Finkin S، Tokuyama M، و همکاران. تکامل آنتی بادیمصونیت در برابر SARS-CoV-2. طبیعت. 2021. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03207-w PMID:33461210

15. Rodda LB، Netland J، Shehata L، Pruner KB، Morawski PA، Thouvenel CD، و همکاران. سارس عملکردیCoV{0}}حافظه ایمنی خاص پس از کووید خفیف باقی می ماند-19. سلول. 2020 [نقل شده در 8 دسامبر 2020]. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.11.029 PMID: 33296701

16. Wajnberg A, Amanat F, Firpo A, Altman DR, Bailey MJ, Mansour M, et al. آنتی بادی خنثی کننده قویعفونت SARS-CoV{1} برای ماهها ادامه دارد. علوم پایه. 2020; 370: 1227-1230. https://doi.org/10.1126/science.abd7728 PMID: 33115920

17. Couch RB, Kasel JA. مصونیت نسبت به آنفولانزا در انسان Annu Rev Microbiol. 1983; 37: 529-549. https://doi.org/10.1146/annurev.mi.37.100183.002525 PMID: 6357060