Przeciwciała anty-SARS-CoV-2 wzmacniające infekcję rozpoznają zarówno oryginalny szczep Wuhan/D614G, jak i warianty Delta. Potencjalne ryzyko masowych szczepień?
Co to jest ADE – wzmocnienie zależne od przeciwciał?
Od chwili pojawienia się nowych mutacji wirusa SARS Cov 2 pojawiły się doniesienia, iż szczepionki mogą powodować nasilanie się problemów z rozwojem choroby. Przyczyną tego problemu może być ADE czyli wzmocnienie zależne od przeciwciał. Już w przeszłości kilka rodzajów szczepionek zamiast gwarantować zaszczepionym bezpieczeństwo wręcz przeciwnie, ułatwiały zakażania. Na problem ze tzw. szczepionkami na Sars Cov -2, zwrócił uwagę noblista prof. Luke Montagnier, pisał o nim również dr Geert Vanden Bossche. Propagatorzy preparatów na covid jednak odpowiedzieli, że nie ma takiego ryzyka. Problem jednak w tym, że badania na których opiera się bezpieczeństwo tych preparatów zostały jedynie przeprowadzone na makakach a nie na ludziach.
W artykule opublikowanym w Journal of infections, Nouara Yahi , Henri Chahinian i Jacques Fantini, stawiają tezę, że o ile w przypadku mutacji wirusa pochodzącej z Wuhan szczepionki są rzeczywiście skuteczne, to jednak oparte na tej mutacji w przypadku mutacji Delta mogą powodować mechanizm wzmocnienia zależnego od przeciwciał i zwiększać ryzyko zakażenia.
Odpowiedzi immunologiczne na patogeny obejmują wiele komórek i białek układu odpornościowego . Na początku infekcji reakcje te są niespecyficzne, co oznacza, że chociaż są skierowane na patogen, nie są wobec niego specyficzne. Nazywa się to odpornością wrodzoną. W ciągu kilku dni przejmuje odporność adaptacyjna; ta odporność jest specyficzna dla inwazyjnego patogenu. Adaptacyjne odpowiedzi immunologiczne obejmują przeciwciała. Głównym celem przeciwciał jest wiązanie się z patogenem i zapobieganie jego zakażeniu lub przedostaniu się do komórki. Przeciwciała, które zapobiegają przedostawaniu się do komórek, nazywane są przeciwciałami neutralizującymi. Wiele szczepionek działa poprzez indukcję przeciwciał neutralizujących. Jednak nie wszystkie odpowiedzi przeciwciał są sobie równe. Czasami przeciwciała nie zapobiegają wnikaniu komórek, a w rzadkich przypadkach mogą faktycznie wzrosnąć zdolność wirusa do wnikania do komórek i powodowania nasilenia choroby poprzez mechanizm zwany wzmocnieniem zależnym od przeciwciał (ADE).
Co to jest ADE?
ADE występuje, gdy przeciwciała wytworzone podczas odpowiedzi immunologicznej rozpoznają i wiążą się z patogenem, ale nie są w stanie zapobiec infekcji. Zamiast tego przeciwciała te działają jak „koń trojański”, umożliwiając patogenowi przedostanie się do komórek i zaostrzenie odpowiedzi immunologicznej.
Co ważne, kiedy zaszczepiona osoba zostanie później zarażona, nie jest to automatycznie dowodem na ADE. W szczególności, jeśli zaszczepiona osoba zostanie zarażona patogenem, przed którym chroni szczepionka, mogą wystąpić trzy różne scenariusze:
1. Łagodna choroba – w tym scenariuszu osoba może odczuwać pewne objawy, ale są one bardziej uciążliwe i trwają tylko kilka dni (zwykle około 1-3 dni). W przypadku wielu infekcji układu oddechowego i przewodu pokarmowego (np. grypy, COVID-19 i rotawirusa) jest to powszechne. Te łagodne objawy są dowodem na to, że szczepionka zadziałała.
2. „Choroba przełomowa” – Tradycyjnie termin ten był zarezerwowany dla osób zaszczepionych, które poważniej chorują, wymagają hospitalizacji lub doświadczają nieprzewidzianych skutków, takich jak powikłania choroby (np. zapalenie płuc) lub śmierć. W tym przypadku szczepionka mogła w ogóle nie zadziałać lub nie wywołała wystarczająco wysokiego poziomu odporności, aby skutecznie powstrzymać infekcję.
3. ADE – W tym scenariuszu przeciwciała, które wytworzyła szczepionka, faktycznie pomagają wirusowi zainfekować większą liczbę komórek, niż miałby sam. W tej sytuacji przeciwciała wiążą się z wirusem i pomagają mu łatwiej dostać się do komórek niż samo. Rezultatem jest często cięższa choroba, niż gdyby osoba była nieszczepiona. ADE może wystąpić po chorobie i czasami został zidentyfikowany po szczepieniu, jak opisano poniżej. Jakakolwiek szczepionka, która okazała się powodować ADE, przestała być stosowana lub, jak opisano poniżej, jest zalecana tylko dla osób, które nie zostaną dotknięte ADE. Dowody na ADE nie pojawiły się w przypadku szczepionek COVID-19, mimo że zgłoszono obawy.
Czy ADE jest spowodowane chorobą?
Większość chorób nie powoduje ADE, ale jednym z najlepiej przebadanych przykładów patogenu, który może powodować ADE, jest wirus dengi. Wirus dengi to jedna z najczęstszych infekcji na świecie, zarażająca setki milionów i zabijająca dziesiątki tysięcy ludzi każdego roku. W przeciwieństwie do wirusów, takich jak odra czy świnka, które mają tylko jeden typ, wirus dengi ma cztery różne formy, zwane „serotypami”. Te serotypy są bardzo podobne, ale niewielkie różnice między nimi przygotowały grunt pod ADE. Jeśli dana osoba jest zarażona jednym serotypem wirusa dengi, zwykle ma łagodną chorobę i generuje ochronną odpowiedź immunologiczną, w tym przeciwciała neutralizujące, przeciwko temu serotypowi. Ale jeśli ta osoba jest zarażona drugim serotypem wirusa dengi,
Czy ADE jest spowodowane przez szczepionki?
W kilku przypadkach ADE powstało w wyniku szczepienia:
· Wirus syncytium nabłonka oddechowego (RSV) — RSV to wirus, który często powoduje zapalenie płuc u dzieci. Szczepionkę stworzono poprzez hodowlę RSV, oczyszczenie go i inaktywację chemicznym formaldehydem. W badaniach klinicznych dzieci, którym podano szczepionkę, były bardziej narażone na rozwój lub śmierć z powodu zapalenia płuc po zakażeniu RSV. W wyniku tego odkrycia próby szczepionek zostały wstrzymane, a szczepionka nigdy nie została przedłożona do zatwierdzenia ani opublikowana.
· Odra — wczesna wersja szczepionki przeciwko odrze została stworzona przez inaktywację wirusa odry za pomocą formaldehydu. Dzieci, które zostały zaszczepione, a później zaraziły się odrą w społeczności, rozwinęły wysoką gorączkę, niezwykłą wysypkę i nietypową postać zapalenia płuc. Po obejrzeniu tych wyników szczepionka została wycofana z użycia, a osobom, które otrzymały tę wersję szczepionki, zalecono ponowne zaszczepienie żywą, osłabioną szczepionką przeciwko odrze, która nie powoduje ADE i jest nadal stosowana.
Zarówno szczepionki przeciw RSV, jak i przeciwko odrze, które spowodowały ADE, zostały przetestowane w latach 60. XX wieku. Od tego czasu pomyślnie stworzono inne szczepionki, takie jak wirusowe zapalenie wątroby typu A, wścieklizna i inaktywowane szczepionki przeciw polio, oczyszczając i chemicznie inaktywując wirusa formaldehydem. Te nowsze szczepionki nie powodują ADE.
Nowszy przykład ADE po szczepieniu pochodzi z wirusa dengi:
· Wirus dengi — w 2016 r. opracowano szczepionkę przeciwko wirusowi dengi, aby chronić przed wszystkimi czterema serotypami wirusa. Nadzieja była taka, że poprzez wywoływanie odpowiedzi immunologicznej na wszystkie cztery serotypy jednocześnie, szczepionka może obejść problemy związane z ADE występującym po chorobie wywołanej wirusem dengi. Szczepionkę podano 800 000 dzieci na Filipinach. Czternaście zaszczepionych dzieci zmarło po zetknięciu się z wirusem dengi w społeczności. Postawiono hipotezę, że u dzieci rozwinęły się reakcje przeciwciał, które nie były w stanie zneutralizować naturalnego wirusa krążącego w społeczności. W związku z tym szczepionka była zalecana tylko dla dzieci w wieku powyżej 9 lat, które już miały kontakt z wirusem.
Journal of infections
Infection-enhancing anti-SARS-CoV-2 antibodies recognize both the original Wuhan/D614G strain and Delta variants. A potential risk for mass vaccination?
Wzmocnienie zakażenia zależne od przeciwciał (ADE) jest problemem bezpieczeństwa w strategiach szczepień. W niedawnej publikacji Li i in. donoszą, że przeciwciała wzmacniające infekcję skierowane przeciwko domenie N-końcowej (NTD) białka wypustkowego SARS-CoV-2 ułatwiają infekcję wirusową in vitro, ale nie in vivo. Jednak to badanie przeprowadzono z oryginalnym szczepem Wuhan/D614G. Ponieważ pandemia Covid-19 jest teraz zdominowana przez warianty Delta, przeanalizowaliśmy oddziaływanie przeciwciał ułatwiających z NTD tych wariantów. Korzystając z metod modelowania molekularnego, pokazujemy, że wzmacniające przeciwciała mają wyższe powinowactwo do wariantów Delta niż do Wuhan/D614G NTD. Pokazujemy, że wzmacniające przeciwciała wzmacniają wiązanie trimeru wypustek z błoną komórki gospodarza poprzez zaciśnięcie NTD w mikrodomenach tratw lipidowych. Ten mechanizm stabilizujący może ułatwiać zmianę konformacyjną, która indukuje odmaskowanie domeny wiążącej receptor. Ponieważ NTD jest również celem przeciwciał neutralizujących, nasze dane sugerują, że równowaga między przeciwciałami neutralizującymi i ułatwiającymi u zaszczepionych osób jest na korzyść neutralizacji dla oryginalnego szczepu Wuhan/D614G. Jednak w przypadku wariantu Delta przeciwciała neutralizujące mają zmniejszone powinowactwo do białka wypustek, podczas gdy przeciwciała ułatwiające wykazują uderzająco zwiększone powinowactwo. W związku z tym ADE może stanowić problem dla osób otrzymujących szczepionki oparte na oryginalnej sekwencji wypustek szczepu Wuhan (mRNA lub wektorach wirusowych). W takich okolicznościach należy rozważyć szczepionki drugiej generacji z preparatami białek kolczastych bez strukturalnie konserwowanych epitopów związanych z ADE.
Celem niniejszego badania była ocena rozpoznawania wariantów SARS-CoV-2 Delta przez przeciwciała wzmacniające infekcje skierowane przeciwko NTD. Badanym przeciwciałem jest 1052, które zostało wyizolowane od objawowego pacjenta z Covid-19 1 . Zbadano dwa obecnie krążące warianty Delta, z następującymi wzorcami mutacji w NTD:
- G142D/E154K (B.1.617.1)
- T19R/E156G/del157/del158/A222V (B.1.617.2)
Każdy wzór mutacji został wprowadzony do oryginalnego szczepu Wuhan/D614G, poddany minimalizacji energii, a następnie przetestowany pod kątem wiązania przeciwciał. Energia oddziaływania (ΔG) referencyjnego pliku pdb #7LAB (szczep Wuhan/D614G) w regionie NTD została oszacowana na -229 kJ/mol -1 . W przypadku wariantów Delta energia oddziaływania wzrosła do -272 kJ.mol -1 (B.1.617.1) i -246 kJ.mol -1 (B.1.617.2). Tak więc te przeciwciała wzmacniające infekcję nie tylko nadal rozpoznają warianty Delta, ale nawet wykazują wyższe powinowactwo do tych wariantów niż do oryginalnego szczepu SARS-CoV-2.
Globalną strukturę trimerycznego piku wariantu B.1.617.1 w widoku zwróconym do komórki pokazano na Rys. 1 . Zgodnie z oczekiwaniami, ułatwiające przeciwciało związane z NTD (na zielono) znajduje się za powierzchnią kontaktu, dzięki czemu nie zakłóca przyłączania komórek wirusa. Rzeczywiście, wstępnie utworzony kompleks przeciwciało-NTD może doskonale wiązać się z błoną komórki gospodarza. Interakcję między NTD a tratwą lipidową pokazano naRys. 1 B i cały kompleks tratwa-kolec-przeciwciało wRys. 1 C . Co ciekawe, stwierdzono, że niewielka część przeciwciała wchodzi w interakcję z tratwą lipidową, co dodatkowo zilustrowano w:Figi. 1 DE . Dokładniej, dwie odrębne pętle łańcucha ciężkiego przeciwciała obejmujące reszty aminokwasowe 28-31 i 72-74 stabilizują kompleks poprzez bezpośrednią interakcję z krawędzią tratwy (Rys. 1 F ). Ogólnie rzecz biorąc, energia oddziaływania kompleksu NTD-tratwa wzrosła z -399 kJ.mol -1 przy braku przeciwciała do -457 kJ.mol -1 z przeciwciałem. Przez zaciśnięcie NTD i tratwą lipidową przeciwciało wzmacnia zamocowanie białka kolców na powierzchni komórki i w ten sposób ułatwia zmianę konformacyjną RBD który jest następny etap procesu infekcji wirusów 2 .
To pojęcie podwójnego rozpoznawania tratwy NTD przez przeciwciało wzmacniające infekcję może reprezentować nowy typ ADE, który może działać z innymi wirusami. Nawiasem mówiąc, nasze dane dostarczają mechanistycznego wyjaśnienia FcR niezależnego wzmocnienia zakażenia wywołanego przez przeciwciała anty-NTD 1 . Proponowany przez nas model, który po raz pierwszy łączy tratwy lipidowe z ADE SARS-CoV-2, jest zgodny z wcześniejszymi danymi pokazującymi, że nienaruszone tratwy lipidowe są wymagane do ADE infekcji wirusem dengi 3 .
Przeciwciała neutralizujące skierowane przeciwko NTD wykryto również u pacjentów z Covid-19 . Przeciwciało 4A8 jest głównym reprezentantem takich przeciwciał . Epitop rozpoznawany przez to przeciwciało o płaskiej powierzchni NTD jest znacznie wpływa na WCN Delta warianty 2 , co wskazuje na znaczną utratę aktywności w szczepionych osób narażonych delta wariantami. Ogólnie rzecz biorąc, można racjonalnie założyć, że równowaga między przeciwciałami neutralizującymi i ułatwiającymi może znacznie różnić się w zależności od szczepu wirusa (Rys. 2 ).
Obecne szczepionki przeciwko Covid-19 (zarówno mRNA, jak i wektory wirusowe) są oparte na oryginalnej sekwencji kolców z Wuhan. Ponieważ przeciwciała neutralizujące przeważają nad przeciwciałami ułatwiającymi, ADE nie stanowi problemu. Jednak pojawienie się wariantów SARS-CoV-2 może przechylić szalę na korzyść nasilenia infekcji. Nasze dane strukturalne i modelowe sugerują, że może tak być w przypadku wariantów Delta.
Podsumowując, ADE może wystąpić u osób otrzymujących szczepionki oparte na oryginalnej sekwencji wypustek szczepu Wuhan (mRNA lub wektory wirusowe), a następnie narażonych na wariant Delta. Chociaż to potencjalne ryzyko zostało sprytnie przewidziane przed masowym zastosowaniem szczepionek Covid-19 6 , zdolność przeciwciał SARS-CoV-2 do pośredniczenia w nasileniu infekcji in vivo nigdy nie została formalnie zademonstrowana. Jednak choć dotychczas uzyskane wyniki są raczej uspokajające , zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, ADE wariantów Delta nie zostało poddane szczegółowej ocenie. Ponieważ nasze dane wskazują, że warianty Delta są szczególnie dobrze rozpoznawane przez przeciwciała wzmacniające infekcję celujące w NTD, możliwość ADE powinna być dalej badana, ponieważ może ona stanowić potencjalne ryzyko masowych szczepień podczas obecnej pandemii wariantów Delta. W związku z tym należy rozważyć szczepionki drugiej generacji z preparatami białek kolców pozbawionych strukturalnie konserwatywnych epitopów związanych z ADE.