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最新在中心上線的發表在Cell Press細胞出版社旗下開放獲取新期刊Cell Reports Medicine上，名為"Robust T cell response towards spike, membrane, and nucleocapsid SARS-CoV-2 proteins is not associated with recovery in critical"的研究論文。研究人員比較了中症、重症和危重症COVID-19患者以及無病毒暴露個體的SARS-CoV-2-反應性T細胞反應，研究數據反駁了危重症COVID-19患者中SARS-CoV-2-反應性免疫強度不足的假設。相反，該研究表明，如果分化的記憶效應T細胞被激活，那麼就可能會引發危重症患者的高反應性和免疫病理。
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摘要
T細胞對SARS-CoV-2刺突（S）、膜（M）及核衣殼（N）蛋白的免疫應答反應可能決定了COVID-19的嚴重程度。因此，我們比較了中症、重症和危重症COVID-19患者以及無病毒暴露個體的SARS-CoV-2-反應性T細胞反應。我們發現，S、M、N三種蛋白的重疊肽池均可誘導產生SARS-CoV-2-反應性T細胞反應，而且CD4+ T細胞誘導產生的反應強於CD8+ T細胞，其針對三種蛋白的免疫反應表現出了個體間差異。M蛋白誘導產生CD4+ T細胞的頻率最高，表明該蛋白與診斷和疫苗接種的較強相關性。值得注意的是，危重症COVID-19患者的T細胞反應十分強烈，與非危重患者相當或甚至更加強大。另外，病毒清除率和COVID-19存活率與SARS-CoV-2 T細胞動力學或T細胞反應強度均無相關性。總之，我們的數據反駁了危重症COVID-19患者中SARS-CoV-2-反應性免疫強度不足的假設。相反，該研究表明，如果分化的記憶效應T細胞被激活，那麼就可能會引發危重症患者的高反應性和免疫病理。
簡介
病毒病原體的清除需要針對病毒表達的蛋白抗原的有效T細胞免疫1。SARS-CoV-2包含四種結構蛋白：刺突糖蛋白（S）、包膜（E）蛋白、膜（M）蛋白和核衣殼（N）蛋白10。由於S蛋白在表面暴露與感染宿主細胞方面的關鍵作用，這是一種極具吸引力的治療靶點，可用以開發例如可阻止S蛋白/受體ACE2相互作用的抗體。實際上，已有研究證明了從COVID-19中恢復的患者體內具有可中和病毒的抗S蛋白免疫球蛋白（Ig）滴度12。鑑於在產生高親和力IgG抗體時需要T細胞輔助，這一發現表明在這些患者中形成了S蛋白反應性T細胞免疫13, 14。最近的研究發現，中、重症和危重症COVID-19患者也具有SARS-CoV-2 S蛋白反應性T細胞免疫應答8,15。此外，研究表明SARS-CoV-2 S蛋白反應性CD4+ T細胞的數量隨疾病進展而增加16。除了S蛋白外，有些研究者還提出將N蛋白和M蛋白作為診斷和預防方法的潛在靶點。
然而，目前還沒有研究人員分析住院患者的T細胞對這些抗原的反應性，也沒有研究者探究了其與疾病嚴重程度的相關性。這些數據對於了解T細胞對某些SARS-CoV-2蛋白的反應非常重要，因為這些T細胞可能具有免疫致病作用。既往研究認為，T細胞對病毒抗原的主要反應與免疫致病機制有關，感染登革病毒後發生出血熱的患者就是其例證21。如果能在COVID-19中觀察到類似的機制，可能會深刻地影響疫苗接種和治療策略的開發。已有研究表明，研究T細胞反應可能比在瑞典和法國隊列中進行的抗體測試更為可靠22,23。目前，關於危重症COVID-19患者與非危重症患者相比的早期T細胞反應，我們掌握的信息仍然十分欠缺，但這對於應對流行病學問題時策略的確定至關重要。此外，還有一個懸而未決的問題，即T細胞反應的強度對臨床病程的影響。因此，我們對具有不同臨床表現的COVID-19患者在急性期和恢復期的S-、M-和N-反應性T細胞反應進行了鑑定、表徵和比較。
結果
我們使用的分析隊列由28位疾病嚴重程度不同的COVID-19患者和10位無病毒暴露的個體所組成。其中，我們分析了65個來自患者隊列的血液樣本，抽取自患者入院後的不同時間點，包括中症COVID-19血樣32個、重症血樣16個、危重症血樣17個 （表1和表S1）。通過S-、M-或N-重疊肽池（OPP）的刺激，我們證明了這三種蛋白都能夠誘導產生SARS-CoV-2反應性CD4+ 和CD8+ T細胞（圖1a）。相反，在無病毒暴露的個體中，T細胞反應水平較低，這證實了SARS-CoV-2肽刺激在COVID-19患者中的獨特性。
比較針對這三種蛋白的反應強度，我們發現M蛋白OPP誘導產生的反應性CD4+ T細胞頻率最高，與上述可檢測到的CD4+ T細胞反應次數相似（圖2a）。與S-和N-反應性CD4+ T細胞相比，我們發現表達細胞因子和效應分子（例如IL-2、IFN-γ、TNF-α和GrzB）的M反應性CD4+ T細胞頻率更高，而且這是一種一貫的趨勢。與其他蛋白相比，N蛋白誘導產生的免疫反應水平最低（圖2b-f）。有趣的是，在CD8 + T細胞中未發現CD4+ T細胞對S-、N-和M蛋白產生反應的模式（圖2j-o）。實際上，我們觀察到與M蛋白相比，S或N蛋白反應性CD8+ T細胞頻率存在更高的趨勢，但經過多重測試校正後未達到統計學意義。我們還分析了與S、N和M蛋白產生反應的T細胞頻率之間的潛在相關性，但未在CD4+和CD8+ T細胞限制性免疫中觀察到其強相關性（圖2g-i，p-r）。
目前尚不清楚SARS-CoV-2-反應性T細胞免疫對COVID-19進展的確切作用。因此，我們研究了中至重症和危重症COVID-19患者之間T細胞免疫的差異。在先前的研究中，先天性免疫和適應性免疫之間的轉換缺陷被認為可以區分SARS-CoV感染後患者的良好預後和不良結局26。令人驚訝的是，與地方性SARS-CoV感染相反，我們發現與中、重症病例相比，危重病例中CD4+和CD8+ T細胞對S-、M-和N-蛋白的反應程度相當，甚至稍高一些（圖3）。
與顯示多功能性和表型分化階段之間相關性的數據一致27，我們觀察到與中至重症患者血樣相比，危重症COVID-19患者的血樣具有相似頻率的效應記憶（TEM）/ TEMRA型的CD4+和CD8+ T細胞（圖S6a-b）。值得注意的是，無病毒暴露的個體很少顯示出可檢測到的多功能T細胞（圖1b）。無病毒暴露的個體中SARS-CoV-2反應性T細胞的記憶組成與COVID-19患者相似，但CD4+ 和CD8+ TEM型細胞較少，而中央記憶型（TCM）和幼稚（TNAIVE）細胞更多（圖S6a-b）。
T細胞免疫在何種程度上有助於病毒清除，以及T細胞反應是否為某些個體中危重症疾病表現的基礎仍是懸而未決的問題。為了研究適應性免疫應答受損/不足的可能原因，我們根據病毒清除狀態對患者進行了分層分析。在病毒完全清除組和未清除隊列之間，我們沒有觀察到可檢測到的T細胞反應的顯著差異（圖4a）。此外，兩組之間的SARS-CoV-2蛋白反應性CD4+和CD8+ T細胞的頻率、多功能CD4+ T細胞的頻率，以及初始樣本和後續樣本的比率並無任何差異（圖4b-i）。而且，與在初始時間點病毒已經清除的患者相比，病毒未清除的患者獲得了相當程度的SARS-CoV-2反應性T細胞免疫。
此外，與病毒清除組的患者相比，我們在病毒未完全清除的患者體內檢測出了更高的中和抗體效價（圖S7）。另外，與病毒清除率的結果一致，我們未發現任何與COVID-19康復相關的SARS-CoV-2-反應性T細胞變化。與患者康復後直接進行的相應測量相比，在COVID-19危重之時測量的S、M和N蛋白反應性T細胞的水平未顯示出顯著差異（圖5）。有趣的是，處於康復期的危重症患者的T細胞數據與出現致命結局的危重症患者初次就診時的S、M和N蛋白反應性T細胞免疫的水平和功能相當（圖5b-i）。這些結果提示了其他細胞亞群，或位於如受感染的器官等其他部位的細胞亞群在抗病毒控制和疾病表現中發揮了更重要的作用。與非危重症對照相比，危重症患者似乎普遍具有較高的SARS-CoV-2反應性T細胞水平，但我們必須記住，由於危重症患者往往處於感染後期（表S4），因而有更多時間可供T細胞增殖。因此，在隨訪過程中，危重症患者和中症患者之間的差異有所減小（圖5）。
討論
我們的數據提供了針對SARS-CoV-2 S、M和N蛋白的T細胞反應的全面表徵，包括嚴重程度不同的COVID-19患者和無病毒暴露的個體。此類反應表現出個體化的模式，表明研究人員在細胞監測中應考慮所有三種蛋白質，從而避免低估的可能性，尤其是在疾病的早期。此外，我們的研究結果提示了體液免疫的潛在靶點。鑑於CD4+ T輔助細胞在抗體生成中的作用，以及較高水平的針對M蛋白的CD4+ T細胞反應，我們的研究結果強調了M蛋白可作為抗體監測和疫苗研發的潛在靶點。此外，儘管多功能T細胞直接的抗病毒能力需要未來的研究來證實，但該類細胞通常被認為是保護性免疫的關鍵因素之一。
值得注意的是，在危重症COVID-19患者中，其CD4 +和CD8+ T細胞針對S-、M-和N-OPP的反應頻率相同甚至略高，這表明了危重症COVID-19患者在受到感染之後才誘發了可以維持實質性細胞免疫的能力。我們的另一個重要發現是在危重症COVID-19中，COVID-19的恢復與SARS-CoV-2反應性T細胞免疫之間缺乏關聯。因此，在危重症的情況下，在COVID-19恢復前後的M、N和S反應性T細胞的水平和功能相當。更重要的是，在任何分析的時間點，死亡的患者和處於恢復期的危重症患者在SARS-CoV-2反應性T細胞免疫方面均無顯著差異。
結論
儘管需要進行進一步的研究，但我們的數據提示了應關注其他細胞亞群或其他位置，以闡明T細胞在COVID-19疾病進程中的確切作用。我們的研究強調，為了避免低估細胞免疫，在考慮診斷和治療策略時應評估所有三種主要的SARS-CoV-2結構蛋白，尤其是在早期COVID-19階段。危重症患者的SARS-CoV-2特異性T細胞應答可能非常強大，而且可能與免疫致病機制有關。此前有學者提出假設，認為T細胞應答受損是COVID-19威脅生命的原因，我們的研究結果駁斥了這一點。
相關論文信息
原文刊載於CellPress細胞出版社
旗下期刊 Cell Reports Medicine 上
▌論文標題：
Robust T cell response towards spike, membrane, and nucleocapsid SARS-CoV-2 proteins is not associated with recovery in critical COVID-19 patients
▌論文網址：
https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(20)30118-X
▌DOI：
https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2020.100092
中文審校：Cell科學編輯 楊揚
Cell Press新型冠狀病毒資源中心
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