T细胞免疫受损与危重症COVID-19无关 | CellPress新冠中心论文速递

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2020年1月31日，Cell Press新型冠状病毒资源中心正式开放。您可以在该资源中心页面上查找到COVID-19相关论文的投稿政策，以及Cell Press旗下期刊已发表的有关疫情和病毒的论文。网站正在不断更新中，所有内容都可以免费阅读，点击查看。

最新在中心上线的发表在Cell Press细胞出版社旗下开放获取新期刊Cell Reports Medicine上，名为"Robust T cell response towards spike, membrane, and nucleocapsid SARS-CoV-2 proteins is not associated with recovery in critical"的研究论文。研究人员比较了中症、重症和危重症COVID-19患者以及无病毒暴露个体的SARS-CoV-2-反应性T细胞反应，研究数据反驳了危重症COVID-19患者中SARS-CoV-2-反应性免疫强度不足的假设。相反，该研究表明，如果分化的记忆效应T细胞被激活，那么就可能会引发危重症患者的高反应性和免疫病理。

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摘要

T细胞对SARS-CoV-2刺突（S）、膜（M）及核衣壳（N）蛋白的免疫应答反应可能决定了COVID-19的严重程度。因此，我们比较了中症、重症和危重症COVID-19患者以及无病毒暴露个体的SARS-CoV-2-反应性T细胞反应。我们发现，S、M、N三种蛋白的重叠肽池均可诱导产生SARS-CoV-2-反应性T细胞反应，而且CD4⁺ T细胞诱导产生的反应强于CD8⁺ T细胞，其针对三种蛋白的免疫反应表现出了个体间差异。M蛋白诱导产生CD4⁺ T细胞的频率最高，表明该蛋白与诊断和疫苗接种的较强相关性。值得注意的是，危重症COVID-19患者的T细胞反应十分强烈，与非危重患者相当或甚至更加强大。另外，病毒清除率和COVID-19存活率与SARS-CoV-2 T细胞动力学或T细胞反应强度均无相关性。总之，我们的数据反驳了危重症COVID-19患者中SARS-CoV-2-反应性免疫强度不足的假设。相反，该研究表明，如果分化的记忆效应T细胞被激活，那么就可能会引发危重症患者的高反应性和免疫病理。

简介

病毒病原体的清除需要针对病毒表达的蛋白抗原的有效T细胞免疫¹。SARS-CoV-2包含四种结构蛋白：刺突糖蛋白（S）、包膜（E）蛋白、膜（M）蛋白和核衣壳（N）蛋白¹⁰。由于S蛋白在表面暴露与感染宿主细胞方面的关键作用，这是一种极具吸引力的治疗靶点，可用以开发例如可阻止S蛋白/受体ACE2相互作用的抗体。实际上，已有研究证明了从COVID-19中恢复的患者体内具有可中和病毒的抗S蛋白免疫球蛋白（Ig）滴度¹²。鉴于在产生高亲和力IgG抗体时需要T细胞辅助，这一发现表明在这些患者中形成了S蛋白反应性T细胞免疫^{13, 14}。最近的研究发现，中、重症和危重症COVID-19患者也具有SARS-CoV-2 S蛋白反应性T细胞免疫应答^8,15。此外，研究表明SARS-CoV-2 S蛋白反应性CD4⁺ T细胞的数量随疾病进展而增加¹⁶。除了S蛋白外，有些研究者还提出将N蛋白和M蛋白作为诊断和预防方法的潜在靶点。

然而，目前还没有研究人员分析住院患者的T细胞对这些抗原的反应性，也没有研究者探究了其与疾病严重程度的相关性。这些数据对于了解T细胞对某些SARS-CoV-2蛋白的反应非常重要，因为这些T细胞可能具有免疫致病作用。既往研究认为，T细胞对病毒抗原的主要反应与免疫致病机制有关，感染登革病毒后发生出血热的患者就是其例证²¹。如果能在COVID-19中观察到类似的机制，可能会深刻地影响疫苗接种和治疗策略的开发。已有研究表明，研究T细胞反应可能比在瑞典和法国队列中进行的抗体测试更为可靠^22,23。目前，关于危重症COVID-19患者与非危重症患者相比的早期T细胞反应，我们掌握的信息仍然十分欠缺，但这对于应对流行病学问题时策略的确定至关重要。此外，还有一个悬而未决的问题，即T细胞反应的强度对临床病程的影响。因此，我们对具有不同临床表现的COVID-19患者在急性期和恢复期的S-、M-和N-反应性T细胞反应进行了鉴定、表征和比较。

结果

我们使用的分析队列由28位疾病严重程度不同的COVID-19患者和10位无病毒暴露的个体所组成。其中，我们分析了65个来自患者队列的血液样本，抽取自患者入院后的不同时间点，包括中症COVID-19血样32个、重症血样16个、危重症血样17个 （表1和表S1）。通过S-、M-或N-重叠肽池（OPP）的刺激，我们证明了这三种蛋白都能够诱导产生SARS-CoV-2反应性CD4⁺ 和CD8⁺ T细胞（图1a）。相反，在无病毒暴露的个体中，T细胞反应水平较低，这证实了SARS-CoV-2肽刺激在COVID-19患者中的独特性。

比较针对这三种蛋白的反应强度，我们发现M蛋白OPP诱导产生的反应性CD4⁺ T细胞频率最高，与上述可检测到的CD4⁺ T细胞反应次数相似（图2a）。与S-和N-反应性CD4⁺ T细胞相比，我们发现表达细胞因子和效应分子（例如IL-2、IFN-γ、TNF-α和GrzB）的M反应性CD4⁺ T细胞频率更高，而且这是一种一贯的趋势。与其他蛋白相比，N蛋白诱导产生的免疫反应水平最低（图2b-f）。有趣的是，在CD8 ⁺ T细胞中未发现CD4⁺ T细胞对S-、N-和M蛋白产生反应的模式（图2j-o）。实际上，我们观察到与M蛋白相比，S或N蛋白反应性CD8⁺ T细胞频率存在更高的趋势，但经过多重测试校正后未达到统计学意义。我们还分析了与S、N和M蛋白产生反应的T细胞频率之间的潜在相关性，但未在CD4⁺和CD8⁺ T细胞限制性免疫中观察到其强相关性（图2g-i，p-r）。

目前尚不清楚SARS-CoV-2-反应性T细胞免疫对COVID-19进展的确切作用。因此，我们研究了中至重症和危重症COVID-19患者之间T细胞免疫的差异。在先前的研究中，先天性免疫和适应性免疫之间的转换缺陷被认为可以区分SARS-CoV感染后患者的良好预后和不良结局²⁶。令人惊讶的是，与地方性SARS-CoV感染相反，我们发现与中、重症病例相比，危重病例中CD4⁺和CD8⁺ T细胞对S-、M-和N-蛋白的反应程度相当，甚至稍高一些（图3）。

与显示多功能性和表型分化阶段之间相关性的数据一致²⁷，我们观察到与中至重症患者血样相比，危重症COVID-19患者的血样具有相似频率的效应记忆（T_EM）/ TEMRA型的CD4⁺和CD8⁺ T细胞（图S6a-b）。值得注意的是，无病毒暴露的个体很少显示出可检测到的多功能T细胞（图1b）。无病毒暴露的个体中SARS-CoV-2反应性T细胞的记忆组成与COVID-19患者相似，但CD4⁺ 和CD8⁺ T_EM型细胞较少，而中央记忆型（T_CM）和幼稚（T_NAIVE）细胞更多（图S6a-b）。

T细胞免疫在何种程度上有助于病毒清除，以及T细胞反应是否为某些个体中危重症疾病表现的基础仍是悬而未决的问题。为了研究适应性免疫应答受损/不足的可能原因，我们根据病毒清除状态对患者进行了分层分析。在病毒完全清除组和未清除队列之间，我们没有观察到可检测到的T细胞反应的显著差异（图4a）。此外，两组之间的SARS-CoV-2蛋白反应性CD4⁺和CD8⁺ T细胞的频率、多功能CD4⁺ T细胞的频率，以及初始样本和后续样本的比率并无任何差异（图4b-i）。而且，与在初始时间点病毒已经清除的患者相比，病毒未清除的患者获得了相当程度的SARS-CoV-2反应性T细胞免疫。

此外，与病毒清除组的患者相比，我们在病毒未完全清除的患者体内检测出了更高的中和抗体效价（图S7）。另外，与病毒清除率的结果一致，我们未发现任何与COVID-19康复相关的SARS-CoV-2-反应性T细胞变化。与患者康复后直接进行的相应测量相比，在COVID-19危重之时测量的S、M和N蛋白反应性T细胞的水平未显示出显著差异（图5）。有趣的是，处于康复期的危重症患者的T细胞数据与出现致命结局的危重症患者初次就诊时的S、M和N蛋白反应性T细胞免疫的水平和功能相当（图5b-i）。这些结果提示了其他细胞亚群，或位于如受感染的器官等其他部位的细胞亚群在抗病毒控制和疾病表现中发挥了更重要的作用。与非危重症对照相比，危重症患者似乎普遍具有较高的SARS-CoV-2反应性T细胞水平，但我们必须记住，由于危重症患者往往处于感染后期（表S4），因而有更多时间可供T细胞增殖。因此，在随访过程中，危重症患者和中症患者之间的差异有所减小（图5）。

讨论

我们的数据提供了针对SARS-CoV-2 S、M和N蛋白的T细胞反应的全面表征，包括严重程度不同的COVID-19患者和无病毒暴露的个体。此类反应表现出个体化的模式，表明研究人员在细胞监测中应考虑所有三种蛋白质，从而避免低估的可能性，尤其是在疾病的早期。此外，我们的研究结果提示了体液免疫的潜在靶点。鉴于CD4⁺ T辅助细胞在抗体生成中的作用，以及较高水平的针对M蛋白的CD4⁺ T细胞反应，我们的研究结果强调了M蛋白可作为抗体监测和疫苗研发的潜在靶点。此外，尽管多功能T细胞直接的抗病毒能力需要未来的研究来证实，但该类细胞通常被认为是保护性免疫的关键因素之一。

值得注意的是，在危重症COVID-19患者中，其CD4 ⁺和CD8⁺ T细胞针对S-、M-和N-OPP的反应频率相同甚至略高，这表明了危重症COVID-19患者在受到感染之后才诱发了可以维持实质性细胞免疫的能力。我们的另一个重要发现是在危重症COVID-19中，COVID-19的恢复与SARS-CoV-2反应性T细胞免疫之间缺乏关联。因此，在危重症的情况下，在COVID-19恢复前后的M、N和S反应性T细胞的水平和功能相当。更重要的是，在任何分析的时间点，死亡的患者和处于恢复期的危重症患者在SARS-CoV-2反应性T细胞免疫方面均无显著差异。

结论

尽管需要进行进一步的研究，但我们的数据提示了应关注其他细胞亚群或其他位置，以阐明T细胞在COVID-19疾病进程中的确切作用。我们的研究强调，为了避免低估细胞免疫，在考虑诊断和治疗策略时应评估所有三种主要的SARS-CoV-2结构蛋白，尤其是在早期COVID-19阶段。危重症患者的SARS-CoV-2特异性T细胞应答可能非常强大，而且可能与免疫致病机制有关。此前有学者提出假设，认为T细胞应答受损是COVID-19威胁生命的原因，我们的研究结果驳斥了这一点。

相关论文信息

原文刊载于CellPress细胞出版社

旗下期刊 Cell Reports Medicine 上

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▌论文标题：

Robust T cell response towards spike, membrane, and nucleocapsid SARS-CoV-2 proteins is not associated with recovery in critical COVID-19 patients

▌论文网址：

https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(20)30118-X

▌DOI：

https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2020.100092

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中文审校：Cell科学编辑 杨扬

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