Аннотация:
<strong><em>Обоснование.</em></strong> Антитела с разной функциональной активностью по отношению к вирусу SARS-СoV-2 могут приводить к иммунной патологии или модуляции инфекции за счет антителозависимого усиления. На примере лихорадки Денге доказано, что ключевую роль в развитии антителозависимого усиления инфекции играют антитела с низкой аффинностью: они, взаимодействуя с вирусом, не нейтрализуют его, а наоборот, направляют комплекс вирус антитело к иммунным клеткам (моноцитам/макрофагам, В-клеткам). Данные о наличии антителозависимого усиления при коронавирусной инфекции COVID-19 противоречивы. Вместе с тем есть исследования, свидетельствующие о взаимосвязи тяжести течения инфекции у пациентов при SARS-СoV-2 с уровнем антител к близкородственным коронавирусам.
<strong><em>Цель работы</em></strong> исследование взаимодействия антител к SARS-CoV-2 с близкородственным коронавирусом свиней (альфакоронавирусом) и их способность модулировать развитие инфекции в условиях <em>in vitro</em>.
<strong><em>Материалы и методы.</em></strong> В работе использованы сыворотки и лейкоциты от пациентов, переболевших СOVID-19 в 2020 г. Титр антител (IgG/IgM) проверяли иммуноферментным анализом (ВекторБест, Россия). В эукариотической системе экспрессии клетках яичников китайского хомячка получены моноклональное антитело к S-белку вируса SARS-CoV-2 и его Fab-вариант, лишенный фрагмента Fc. Модельный коронавирус альфакоронавирус свиней, вирус трансмиссивного гастроэнтерита. Изучение репликативной активности вируса трансмиссивного гастроэнтерита проводили в культуре лейкоцитов свиней. Способность вируса индуцировать синтез интерферона гамма в лейкоцитах от реконвалесцентов оценивали с помощью постановки ТиграТест SARS-CoV-2, Enzyme-Linked SPOT analysis (Россия). Титрование вируса и реакцию нейтрализации с сыворотками и моноклональными антителами осуществляли в культуре клеток почки свиньи PK-15.
<strong><em>Результаты.</em></strong> Методом иммуноферментного анализа нами исследованы 43 донора на присутствие антител класса М и G к SARS-CoV-2 (59 [%] женщины, 41 [%] мужчины) от 21 до 56 лет. Антитела класса M были только у одного донора. Наибольшие титры антител класса G (1 : 400 до 1 : 1600) обнаружены среди доноров 4050 лет. Для четырех доноров с наибольшими титрами антител проведено генетическое типирование: определен HLA-II. По аллелю DQA1 у 3 пациентов обнаружен вариант *0501, ассоциированный (по некоторым данным) с аутоиммунными заболеваниями щитовидной железы. По аллелю DQB1 два реконвалесцента имели абсолютно одинаковые варианты (*0602-8). Cреди HLADRB1 все пациенты имели разные варианты (*09, *11, *01,*03,*13,*15,*08,*13). При исследовании образцов методом ELISPOT в 45,5 [%] случаев отмечали положительный Т-клеточный ответ после стимуляции макрофагов пептидами S-белка SARS-CoV-2 и в 22,7 [%] в ответ на пул пептидов N-белка SARS-CoV-2. Заражение вирусом трансмиссивного гастроэнтерита свиней макрофагов от реконвалесцентов вызывало экспрессию интерферона гамма в 31,8 [%] случаев. Моноклональное антитело к S-белку SARS-CoV-2 и его Fab-вариант не были способны нейтрализовать изучаемый нами вирус. Сыворотки от 16 доноров, переболевших СOVID-19, вызывали нейтрализацию вируса на культуре клеток почки свиньи PK-15 в разведениях 1 : 41 : 8.
<strong><em>Заключение.</em></strong> Наше исследование показало, что альфакоронавирус свиней индуцирует синтез интерферона гамма в макрофагах у 31,8 [%] доноров, переболевших COVID-19, что может свидетельствовать о перекрестном распознавании антигена близкородственного коронавируса. Тем не менее моноклональные антитела к S-белку SARS-CoV-2 не продемонстрировали нейтрализации вируса трансмиссивного гастроэнтерита свиней. В свою очередь нейтрализация исследуемого вируса сыворотками от переболевших СOVID-19 доноров дает основание полагать, что не только Spike-белок, но и другие антигены коронавирусов могут играть значимую роль в антигенном импринтинге и антителозависимом усилении СOVID-19.
<p><strong><em>BACKGROUND:</em></strong> A variety of antibodies against the SARS-CoV-2 with different functional activities can lead to immune pathology and/or modulation of infection due to antibody-dependent enhancement. An important role in the development of ADE, as exemplified by Dengue fever, is played by low-affinity antibodies, which interacting with the virus, do not neutralize it, but on the contrary forms the virus-antibody complex to immune cells (monocytes/macrophages, B-cells). There are conflicting data on the antibody-dependent enhancement presence in COVID-19 coronavirus infection. Some studies indicate a relationship between the severity of infection in patients infected by SARS-СoV-2 and the level of antibodies to closely related coronaviruses.</p>
<p><strong><em>AIM:</em></strong> The aim of the study was to understand the possibility of interaction between antibodies to SARS-CoV-2 with closely related porcine coronavirus (alphacoronavirus) and their ability to modulate the development of infection <em>in vitro</em>.</p>
<p><strong><em>MATERIALS AND METHODS:</em></strong> In the study serums and leukocytes from patients, who are convalescent after COVID-19 infection in 2020, was used. Antibody titers (IgG/IgM) was checked by commercial kit (VektorBest, Russia), based on ELISA method. In the eukaryotic expression system Chinese hamster ovary cells, monoclonal antibody to SARS-CoV-2 spike protein and its Fab version without Fc domain were obtained. As a model, swine alphacoronavirus- transmissible gastroenteritis virus (TGEV) was used. Replication activity of TGEV was studied in porcine leukocyte cell culture. The ability of this virusto induce the interferon gamma synthesis in leukocytes from convalescents was assessed TigraTest SARS-CoV-2 Enzyme-Linked SPOT analysis (Russia). Virus titration and neutralization assay with sera and monoclonal antibodies were carried out in porcine kidney PK-15 cell line.</p>
<p><strong><em>RESULTS:</em></strong> Serum samples from 43 donors (59[%] female, 41[%] male) aged from 21 to 56 was studied for the presence of class M and G antibodies to SARS-CoV-2 by ELISA method. Class M antibodies were found in only one donor. The highest titers of class G antibodies (1:400 to 1:1600) were detected among donors 4050 years old. For four donors with the highest antibody titers, HLA-II type was determined. The DQA1 allele in 3 patients was found to have the *0501 variant, which, according to literature data, is associated with autoimmune thyroid diseases. For the DQB1 allele, two convalescents had exactly the same variants (*0602-8). Among HLA DRB1, all patients had different allele variants (*09, *11, *01,*03,*13,*15,*08,*13).</p>
<p>Among the samples, studied by ELISPOT method, in 45,5[%] of samples a positive T-cell response was noted after stimulation of macrophages with the S peptides of the SARS-CoV-2 protein and in 22.7[%] of samples in response to the pool of N peptides of the SARS-CoV-2 protein. Interestingly, infection of macrophages from convalescents with the transmissible gastroenteritis virus caused interferon-gamma expression in 31,8[%] of cases.</p>
<p>The monoclonal antibody to the Spike protein SARS-CoV-2 and its Fab variant were not able to neutralize the TGEV. Interestingly, serum samples from 16 donors convalescent after COVID-19 caused virus neutralization in PK-15 cell culture at dilutions of 1:4-1:8.</p>
<p><strong><em>CONCLUSIONS:</em></strong> We have shown that porcine alphacoronavirus induces (in 31.8[%] of cases) the synthesis of interferon gamma in macrophages of recovered afterCOVID-19 donors, which may indicate cross-recognition of the antigen of a closely related coronavirus. However, monoclonal antibodies against the Spike protein SARS-CoV-2 did not demonstrate to TGEV neutralization. In turn, the neutralization of the TGEV by sera from recovered COVID-19 donors suggests that not only Spike protein, but also other coronavirus antigens can play a significant role in antigenic imprinting and antibody-dependent enhancement of COVID-19.</p> Нефедьева М.В. Мария Владимировна Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии
Титов И.А. Илья Андреевич Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии
Каторкин С.А. Сергей Александрович Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии
Цыбанов С.Ж. Содном Жамьянович Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии
Лыска В.М. Валентина Маркеловна Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии
Середа А.Д. Алексей Дмитриевич Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии
Малоголовкин А.С. Александр Сергеевич Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии; Научно-технологический университет «Сириус»; Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова
Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии
Federal Research Center for Virology and Microbiology
Научно-технологический университет «Сириус»
Sirius University of Science and Technology
Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова
Moscow Medical Academy of I. M. Sechenov
Nefedeva M.V. Mariya V. Federal Research Center for Virology and Microbiology
Titov I.A. Ilya A. Federal Research Center for Virology and Microbiology
Katorkin S.A. Sergey A. Federal Research Center for Virology and Microbiology
Tsybanov S.Z. Sodnom Zh. Federal Research Center for Virology and Microbiology
Lyska V.M. Valentina M. Federal Research Center for Virology and Microbiology
Sereda A.D. Alexey D. Federal Research Center for Virology and Microbiology
Malogolovkin A.S. Alexander S. Federal Research Center for Virology and Microbiology; Sirius University of Science and Technology; Moscow Medical Academy of I. M. Sechenov
Modulation of porcine alphacoronavirus pathogenesis by antibodies to SARS-CoV-2 eng
Модуляция патогенеза альфакоронавируса свиней антителами к SARS-CoV-2
Текст визуальный электронный
Медицинский академический журнал
Eco-Vector
Т. 22, № 2 С. 221-228
2022
SARS-CoV-2
ТГЭС
антителозависимое усиление инфекции
индукция интерферона
нейтрализация вируса
COVID-19
COVID-19
COVID-19
COVID-19
SARS-CoV-2
TGEV
transmissible gastroenteritis virus
antibody dependent enhancement
interferon induction
virus neutralisation
Статья
<strong><em>Обоснование.</em></strong> Антитела с разной функциональной активностью по отношению к вирусу SARS-СoV-2 могут приводить к иммунной патологии или модуляции инфекции за счет антителозависимого усиления. На примере лихорадки Денге доказано, что ключевую роль в развитии антителозависимого усиления инфекции играют антитела с низкой аффинностью: они, взаимодействуя с вирусом, не нейтрализуют его, а наоборот, направляют комплекс вирус антитело к иммунным клеткам (моноцитам/макрофагам, В-клеткам). Данные о наличии антителозависимого усиления при коронавирусной инфекции COVID-19 противоречивы. Вместе с тем есть исследования, свидетельствующие о взаимосвязи тяжести течения инфекции у пациентов при SARS-СoV-2 с уровнем антител к близкородственным коронавирусам.
<strong><em>Цель работы</em></strong> исследование взаимодействия антител к SARS-CoV-2 с близкородственным коронавирусом свиней (альфакоронавирусом) и их способность модулировать развитие инфекции в условиях <em>in vitro</em>.
<strong><em>Материалы и методы.</em></strong> В работе использованы сыворотки и лейкоциты от пациентов, переболевших СOVID-19 в 2020 г. Титр антител (IgG/IgM) проверяли иммуноферментным анализом (ВекторБест, Россия). В эукариотической системе экспрессии клетках яичников китайского хомячка получены моноклональное антитело к S-белку вируса SARS-CoV-2 и его Fab-вариант, лишенный фрагмента Fc. Модельный коронавирус альфакоронавирус свиней, вирус трансмиссивного гастроэнтерита. Изучение репликативной активности вируса трансмиссивного гастроэнтерита проводили в культуре лейкоцитов свиней. Способность вируса индуцировать синтез интерферона гамма в лейкоцитах от реконвалесцентов оценивали с помощью постановки ТиграТест SARS-CoV-2, Enzyme-Linked SPOT analysis (Россия). Титрование вируса и реакцию нейтрализации с сыворотками и моноклональными антителами осуществляли в культуре клеток почки свиньи PK-15.
<strong><em>Результаты.</em></strong> Методом иммуноферментного анализа нами исследованы 43 донора на присутствие антител класса М и G к SARS-CoV-2 (59 [%] женщины, 41 [%] мужчины) от 21 до 56 лет. Антитела класса M были только у одного донора. Наибольшие титры антител класса G (1 : 400 до 1 : 1600) обнаружены среди доноров 4050 лет. Для четырех доноров с наибольшими титрами антител проведено генетическое типирование: определен HLA-II. По аллелю DQA1 у 3 пациентов обнаружен вариант *0501, ассоциированный (по некоторым данным) с аутоиммунными заболеваниями щитовидной железы. По аллелю DQB1 два реконвалесцента имели абсолютно одинаковые варианты (*0602-8). Cреди HLADRB1 все пациенты имели разные варианты (*09, *11, *01,*03,*13,*15,*08,*13). При исследовании образцов методом ELISPOT в 45,5 [%] случаев отмечали положительный Т-клеточный ответ после стимуляции макрофагов пептидами S-белка SARS-CoV-2 и в 22,7 [%] в ответ на пул пептидов N-белка SARS-CoV-2. Заражение вирусом трансмиссивного гастроэнтерита свиней макрофагов от реконвалесцентов вызывало экспрессию интерферона гамма в 31,8 [%] случаев. Моноклональное антитело к S-белку SARS-CoV-2 и его Fab-вариант не были способны нейтрализовать изучаемый нами вирус. Сыворотки от 16 доноров, переболевших СOVID-19, вызывали нейтрализацию вируса на культуре клеток почки свиньи PK-15 в разведениях 1 : 41 : 8.
<strong><em>Заключение.</em></strong> Наше исследование показало, что альфакоронавирус свиней индуцирует синтез интерферона гамма в макрофагах у 31,8 [%] доноров, переболевших COVID-19, что может свидетельствовать о перекрестном распознавании антигена близкородственного коронавируса. Тем не менее моноклональные антитела к S-белку SARS-CoV-2 не продемонстрировали нейтрализации вируса трансмиссивного гастроэнтерита свиней. В свою очередь нейтрализация исследуемого вируса сыворотками от переболевших СOVID-19 доноров дает основание полагать, что не только Spike-белок, но и другие антигены коронавирусов могут играть значимую роль в антигенном импринтинге и антителозависимом усилении СOVID-19.
<p><strong><em>BACKGROUND:</em></strong> A variety of antibodies against the SARS-CoV-2 with different functional activities can lead to immune pathology and/or modulation of infection due to antibody-dependent enhancement. An important role in the development of ADE, as exemplified by Dengue fever, is played by low-affinity antibodies, which interacting with the virus, do not neutralize it, but on the contrary forms the virus-antibody complex to immune cells (monocytes/macrophages, B-cells). There are conflicting data on the antibody-dependent enhancement presence in COVID-19 coronavirus infection. Some studies indicate a relationship between the severity of infection in patients infected by SARS-СoV-2 and the level of antibodies to closely related coronaviruses.</p>
<p><strong><em>AIM:</em></strong> The aim of the study was to understand the possibility of interaction between antibodies to SARS-CoV-2 with closely related porcine coronavirus (alphacoronavirus) and their ability to modulate the development of infection <em>in vitro</em>.</p>
<p><strong><em>MATERIALS AND METHODS:</em></strong> In the study serums and leukocytes from patients, who are convalescent after COVID-19 infection in 2020, was used. Antibody titers (IgG/IgM) was checked by commercial kit (VektorBest, Russia), based on ELISA method. In the eukaryotic expression system Chinese hamster ovary cells, monoclonal antibody to SARS-CoV-2 spike protein and its Fab version without Fc domain were obtained. As a model, swine alphacoronavirus- transmissible gastroenteritis virus (TGEV) was used. Replication activity of TGEV was studied in porcine leukocyte cell culture. The ability of this virusto induce the interferon gamma synthesis in leukocytes from convalescents was assessed TigraTest SARS-CoV-2 Enzyme-Linked SPOT analysis (Russia). Virus titration and neutralization assay with sera and monoclonal antibodies were carried out in porcine kidney PK-15 cell line.</p>
<p><strong><em>RESULTS:</em></strong> Serum samples from 43 donors (59[%] female, 41[%] male) aged from 21 to 56 was studied for the presence of class M and G antibodies to SARS-CoV-2 by ELISA method. Class M antibodies were found in only one donor. The highest titers of class G antibodies (1:400 to 1:1600) were detected among donors 4050 years old. For four donors with the highest antibody titers, HLA-II type was determined. The DQA1 allele in 3 patients was found to have the *0501 variant, which, according to literature data, is associated with autoimmune thyroid diseases. For the DQB1 allele, two convalescents had exactly the same variants (*0602-8). Among HLA DRB1, all patients had different allele variants (*09, *11, *01,*03,*13,*15,*08,*13).</p>
<p>Among the samples, studied by ELISPOT method, in 45,5[%] of samples a positive T-cell response was noted after stimulation of macrophages with the S peptides of the SARS-CoV-2 protein and in 22.7[%] of samples in response to the pool of N peptides of the SARS-CoV-2 protein. Interestingly, infection of macrophages from convalescents with the transmissible gastroenteritis virus caused interferon-gamma expression in 31,8[%] of cases.</p>
<p>The monoclonal antibody to the Spike protein SARS-CoV-2 and its Fab variant were not able to neutralize the TGEV. Interestingly, serum samples from 16 donors convalescent after COVID-19 caused virus neutralization in PK-15 cell culture at dilutions of 1:4-1:8.</p>
<p><strong><em>CONCLUSIONS:</em></strong> We have shown that porcine alphacoronavirus induces (in 31.8[%] of cases) the synthesis of interferon gamma in macrophages of recovered afterCOVID-19 donors, which may indicate cross-recognition of the antigen of a closely related coronavirus. However, monoclonal antibodies against the Spike protein SARS-CoV-2 did not demonstrate to TGEV neutralization. In turn, the neutralization of the TGEV by sera from recovered COVID-19 donors suggests that not only Spike protein, but also other coronavirus antigens can play a significant role in antigenic imprinting and antibody-dependent enhancement of COVID-19.</p>