Các loại coronavirus ở người có thể tăng cường khả năng miễn dịch thông qua Cistanche

trừu tượng

Có rất nhiều quan tâm đến khả năng miễn dịch kháng thể đối với coronavirus. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ liệu coronavirus có tiến hóa để trốn tránh khả năng miễn dịch này hay không và nếu có thì nhanh như thế nào. Ở đây, chúng tôi giải quyết câu hỏi này bằng cách mô tả lịch sử tiến hóa của vi rút corona 229E ở người. Chúng tôi đã xác định được các huyết thanh người từ những năm 1980 và 1990 có các chất chuẩn độ trung hòa chống lại 229E đương thời có thể so sánh với các chất chuẩn độ kháng SARS-CoV-2 do nhiễm trùng hoặc tiêm vắc-xin SARS-CoV-2 gây ra. Chúng tôi đã thử nghiệm các huyết thanh này với chủng 229E được phân lập sau khi thu thập huyết thanh và nhận thấy hiệu giá trung hòa thấp đối với các vi-rút "tương lai" này. Trong một số trường hợp, huyết thanh có khả năng vô hiệu hóa các chủng 229E đương thời với hiệu giá 1:100 đã không phát hiện được các chủng được phân lập 8-17 năm sau. Việc giảm khả năng trung hòa của vi-rút "tương lai" là do sự tiến hóa của các kháng nguyên vi-rút ở mức cao nhất, đặc biệt là trong miền liên kết với thụ thể. Nếu những kết quả này có thể được ngoại suy cho các loại vi-rút corona khác, thì bạn có thể nên cập nhật thường xuyên vắc-xin -2 SARS-CoV. Đồng thời, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các loại thuốc mới để tăng cường khả năng miễn dịch chống lại COVID-19. Cistanche tubulasa chẳng hạn.

Giới thiệu

Đại dịch SARS-CoV-2 cần khẩn trương xác định mức độ hiệu quả của khả năng miễn dịch kháng thể chống lại nhiễm trùng SARS-CoV-2. Bằng chứng cho đến nay là đầy hứa hẹn. Các kháng thể trung hòa và chống tăng đột biến được kích hoạt bởi nhiễm trùng tự nhiên có liên quan đến việc giảm nhiễm trùng ở người và vắc-xin kích hoạt các kháng thể như vậy có khả năng bảo vệ cao. Những phát hiện này ở người được xác nhận bởi nhiều nghiên cứu trên động vật cho thấy rằng các kháng thể vô hiệu hóa đỉnh-2 của SARS-CoV bảo vệ chống nhiễm trùng và bệnh tật.

Tuy nhiên, con người liên tục bị tái nhiễm vi-rút corona cảm lạnh thông thường" 229E, OC43, HKU1 và NL63. Ví dụ: các nghiên cứu huyết thanh học đã chỉ ra rằng một người nhiễm bệnh điển hình bị nhiễm 229E mỗi 2-3 năm, mặc dù tỷ lệ lây nhiễm thấp hơn và không có trường hợp tái nhiễm 229E nào được báo cáo trong một nghiên cứu năm 4-xác định nhiễm trùng theo tiêu chí của xét nghiệm PCR dương tính trong các bệnh về đường hô hấp. Dù vậy, thực tế là tỷ lệ tái nhiễm coronavirus cảm lạnh thông thường khá cao đã dẫn đến những lo ngại rằng khả năng miễn dịch với vi-rút corona không "bền vững". Những lo ngại ban đầu tập trung vào khả năng bản thân phản ứng miễn dịch có thể không kéo dài. Khả năng này giờ đây dường như không thể xảy ra vì nhiễm trùng SARS-CoV-2 tạo ra các kháng thể trung hòa và tế bào B bộ nhớ, với động lực học tương tự như các loại virus đường hô hấp khác Cả cistanche polysacarit và creinoside đều có thể làm tăng hoạt động enzyme của mô tim và não, tăng cường chức năng thực bào của tế bào khoang bụng và tăng cường phản ứng tăng sinh của tế bào lympho.

Ảnh: Faw Cistanche

virus tâm thất

Nhưng ngay cả khi đối mặt với các kháng thể có hiệu quả lâu dài, virus vẫn có thể bị tái nhiễm theo một cơ chế khác: tiến hóa kháng nguyên. Ví dụ, nhiễm vi-rút cúm tạo ra các kháng thể thường bảo vệ con người khỏi cùng một chủng trong ít nhất vài thập kỷ. Thật không may, vi-rút cúm trải qua quá trình tiến hóa kháng nguyên nhanh chóng để trốn tránh các kháng thể này, có nghĩa là mặc dù khả năng miễn dịch đối với chủng vi-rút ban đầu kéo dài hàng thập kỷ, nhưng con người lại dễ dàng bị lây nhiễm cho con cái của họ trong khoảng 5 năm. Sự tiến hóa kháng nguyên liên tục này là lý do tại sao vắc-xin cúm thường xuyên được cập nhật.

Ở đây, chúng tôi đánh giá bằng thực nghiệm xem liệu vi-rút corona 229E có thoát khỏi sự trung hòa trong huyết thanh đa dòng của người hay không bằng cách tái tạo lại quá trình tiến hóa của vi-rút trong vài thập kỷ qua. Chúng tôi phát hiện ra rằng các huyết thanh trước đây vô hiệu hóa hiệu quả các virion giả tạo đột biến 229E đương thời thường cho thấy ít hoặc không có hoạt động chống lại các đột biến của các chủng 229E được phân lập 8-17 năm sau đó. Ngược lại, huyết thanh hiện đại từ người lớn thường vô hiệu hóa đỉnh của một số lượng lớn vi-rút lịch sử, trong khi huyết thanh hiện đại từ trẻ em trung hòa tốt nhất đỉnh của vi-rút gần đây đang lưu hành trong suốt cuộc đời của trẻ. Những mô hình này đã được giải thích là các gai tiến hóa kháng nguyên, đặc biệt là trong miền liên kết với thụ thể. Nếu SARS-CoV-2 trải qua quá trình tiến hóa kháng nguyên nhanh chóng tương tự, thì có thể nên cập nhật vắc-xin thường xuyên để bắt kịp với quá trình tiến hóa của vi-rút. Hoặc thông qua các biện pháp khác để tăng tốc độ tăng sinh của tế bào lympho, tăng cường khả năng thực bào của đại thực bào. Cistanche tubulosa đã được tìm thấy để tăng cường chức năng của tế bào T và khả năng thực bào của đại thực bào.

Ảnh: Lợi ích của Cistanches

kết quả

Phân tích phát sinh gen của tai 229E được tiến hành để xác định các chủng lịch sử cho nghiên cứu thực nghiệm

Chúng tôi tập trung nghiên cứu về protein tăng đột biến của vi-rút vì nó là mục tiêu chính của các kháng thể trung hòa và vì kháng thể chống đột biến là thông số miễn dịch liên quan tốt nhất đến việc bảo vệ con người chống lại nhiễm vi-rút corona.

Vì SARS-CoV-2 đã lưu hành ở người hơn một năm, nên chúng ta cần chọn một loại vi-rút corona khác có lịch sử tiến hóa rộng hơn. Trong số bốn loại vi-rút corona gây cảm lạnh phổ biến đặc hữu ở người, hai loại vi-rút corona A 229E và NL63 tương tự như SARS-CoV-2 ở chỗ chúng liên kết với các thụ thể protein thông qua các miền liên kết với thụ thể ở dạng gai. Ngược lại, hai loại virus corona beta OC43 và HKU1 liên kết với các thụ thể glycan thông qua miền đầu cuối n của gai. Các kháng thể ngăn chặn liên kết với thụ thể chi phối hoạt động trung hòa miễn dịch do nhiễm trùng SARS-CoV-2 gây ra, vì vậy chúng tôi kết luận rằng mặc dù SARS-CoV-2 là một loại vi-rút corona B, nhưng sự tiến hóa về tính kháng nguyên của nó có nhiều khả năng là được dự đoán bởi hai loại coronavirus A ở người cũng sử dụng thụ thể protein gắn RBD của nó. Trong số hai loại vi-rút, chúng tôi đã chọn 229E vì nó được xác định lần đầu tiên ở người cách đây 50 năm, trong khi NL63 chỉ được phát hiện vào năm 2003.

Chúng tôi đã ngoại suy cây phát sinh gen của gai 229E từ các chủng phân lập trực tiếp hoặc được truyền qua người, ngoại trừ các chủng cũ hơn đã được chuyển giao rộng rãi trong phòng thí nghiệm. Cây này có một số tính năng quan trọng. Đầu tiên, nó hoạt động giống như một chiếc đồng hồ, với sự phân kỳ trình tự tỷ lệ thuận với ngày phân lập virus. Thứ hai, cây có "hình bậc thang" với một nhánh ngắn trên thân cây. Hình dạng bậc thang của kiểu phát sinh loài của 229E đã được ghi nhận trước đây, một đặc điểm của các loại vi-rút như cúm, trong đó áp lực miễn dịch thúc đẩy sự luân chuyển quần thể bằng cách chọn lọc các biến thể kháng nguyên. Thứ ba, nhóm trình tự theo ngày thay vì theo quốc gia cách ly. Phylogeny được tổ chức theo ngày thay vì theo vị trí địa lý cho thấy sự lây lan nhanh chóng trên toàn cầu, một đặc điểm khác của vi rút cúm ở người. Cuối cùng, mặc dù có một số sự tái tổ hợp bên trong tai, nhưng đó là giữa các chủng có liên quan chặt chẽ và không ảnh hưởng đến cấu trúc liên kết rộng hơn của cây. Hàm lượng MDA trong mô hình tim, gan và não của chuột bị lão hóa bán cấp do D-galactose gây ra đã giảm đáng kể bởi litenosin, hoạt động telomerase trong tim và mô não tăng lên đáng kể, chức năng thực bào của đại thực bào phúc mạc được tăng cường và phản ứng tăng sinh tế bào lympho và hàm lượng IL-2 trong máu ngoại vi tăng lên đáng kể. Nó cho thấy rằng litenoside có thể tăng cường chức năng miễn dịch.

Ảnh: Tác dụng của quả hồ trăn cải thiện khả năng miễn dịch

Cuộc thảo luận

Chúng tôi đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng các gai của vi-rút corona ở người có đủ tốc độ tiến hóa kháng nguyên để thoát khỏi sự trung hòa của nhiều huyết thanh người đa dòng trong vòng một đến hai thập kỷ. Phát hiện này cho thấy một lý do khiến con người liên tục bị tái nhiễm virus corona theo mùa có thể là do sự tiến hóa của các gai virus làm xói mòn khả năng miễn dịch được kích hoạt bởi các lần nhiễm bệnh trước đó.

Kháng nguyên của 229E tiến hóa nhanh như thế nào so với virus cúm? Đáng chú ý, chúng tôi không tìm thấy các nghiên cứu đo lường tốc độ tiến hóa của bệnh cúm làm xói mòn quá trình trung hòa trong huyết thanh người. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu đã thử nghiệm sự tiến hóa của kháng nguyên cúm bằng cách sử dụng ức chế ngưng kết hồng cầu trong huyết thanh của những con chồn bị nhiễm một chủng vi rút duy nhất. Tốc độ 229E được trung hòa bởi huyết thanh người chậm hơn nhiều lần so với tốc độ trung hòa vi rút cúm A/H3N2 bằng huyết thanh chồn sương, nhưng có thể so sánh với tốc độ vi rút cúm b trốn thoát. Tuy nhiên, huyết thanh chồn bị nhiễm một chủng vi rút cúm có xu hướng nhận ra ít chủng hơn so với huyết thanh người bị nhiễm nhiều lần với nhiều chủng. Do đó, HAI huyết thanh chồn sương có thể đánh giá quá cao tốc độ xói mòn của quá trình tiến hóa cúm đối với quá trình trung hòa huyết thanh người thực tế. Về vấn đề này, cần phải nghiên cứu thêm để so sánh tích cực về sự tiến hóa kháng nguyên của những loại virus này.

Câu hỏi lớn là công việc của chúng tôi có ý nghĩa gì đối với sự tiến hóa của các kháng nguyên có thể có đối với SARS-CoV-2. Mặc dù không thể biết liệu SARS-CoV-2 có tiến hóa giống như 229E hay không, nhưng chắc chắn rằng các đột biến ảnh hưởng đến quá trình trung hòa huyết thanh ở người đa dòng đã có trong dòng SARS-CoV-2, mặc dù một tỷ lệ lớn dân số vẫn còn ngây thơ và do đó có khả năng ít bị căng thẳng miễn dịch đối với vi-rút. Nhưng theo quan sát của chúng tôi, ngay cả khi virus corona ở người tiến hóa để trốn tránh khả năng miễn dịch trung hòa, thì có hai sự thật mang lại hy vọng. Đầu tiên, mức độ miễn dịch cần thiết để ngăn ngừa COVID nghiêm trọng-19 có thể thấp hơn, có thể do diễn biến bệnh chậm hơn có nhiều thời gian hơn để tạo ra phản ứng miễn dịch so với vi-rút "nhanh hơn" như cúm. Một lời giải thích lạc quan là bệnh thường có thể nhẹ, ngay cả khi các kháng nguyên vi-rút tiến hóa để cho phép tái nhiễm. Thứ hai, nhiều loại vắc-xin SARS-CoV-2 hàng đầu sử dụng các công nghệ mới, chẳng hạn như phân phối dựa trên MRNa, có thể dễ dàng cập nhật vắc-xin nếu sự tiến hóa của kháng nguyên xảy ra. Do đó, chúng tôi đề xuất rằng nên theo dõi quá trình tiến hóa của SARS-CoV-2 để phát hiện các đột biến kháng nguyên có thể gợi ý cập nhật vắc-xin thường xuyên.

Nhấp vào đây để tăng khả năng miễn dịch với COVID-19 của bạn

xét nghiệm trung hòa

Các tế bào 293T được sử dụng trong các thí nghiệm trung hòa đã được thay thế bằng APN và TMPRSS2 và được gieo hạt theo hiệu giá vi rút được mô tả ở trên. Các thí nghiệm trung hòa đã được thực hiện 20-24 giờ sau khi các tế bào được cấy vào 96-các đĩa giếng. Đầu tiên, các mẫu huyết thanh bất hoạt bằng nhiệt được pha loãng theo tỷ lệ 1:10 trong môi trường tăng trưởng D10, sau đó 3 lần liên tiếp trong đĩa "cài đặt" giếng 96-của lớp phủ tc, cuối cùng pha loãng mỗi mẫu tổng cộng 7 lần. Mỗi mẫu huyết thanh được pha loãng hai lần. Sau đó, mỗi lent siêu vi được tạo kiểu tăng đột biến 229E được pha loãng để đạt được chỉ số luciferase là khoảng 200,000 RLU mỗi giếng. Sau đó, một lượng vi-rút bằng nhau được thêm vào từng giếng của đĩa "nuôi cấy" vi-rút và huyết thanh, được ủ ở 37˚C và 5% CO2 trong 1 giờ, sau đó 100 uL của mỗi hỗn hợp vi-rút và huyết thanh được chuyển sang 293T-APN -TMPRSS2 tấm tế bào được gieo vào ngày hôm trước. Các đĩa nuôi cấy được ủ ở 37˚C và 5% CO2 trong khoảng 50-52 giờ và tín hiệu luciferase được đọc như mô tả ở trên để xác định hiệu giá virus.

Mỗi đĩa trung hòa chứa một danh sách các Giếng đối chứng dương bao gồm tế bào và vi-rút, được nuôi cấy trong môi trường D10 nhưng không có huyết thanh và đối chứng âm tính bao gồm vi-rút nhưng không có tế bào (chúng tôi cũng xác nhận rằng thu được kết quả tương tự bằng cách sử dụng kiểm soát tiêu cực chỉ có tế bào). Sau khi trừ đi các chỉ số cơ bản cho nhóm kiểm soát âm tính, điểm lây nhiễm được tính ở mỗi độ pha loãng huyết thanh là điểm tín hiệu cho nhóm kiểm soát dương tính (tính trung bình trên hai lỗ kiểm soát dương tính trong mỗi hàng). Sau đó, chúng tôi sử dụng các đường cong trung lập để khớp với 2-các đường cong Hill tham số với các đường cơ sở cố định ở 1 và 0. Lưu ý rằng nồng độ trong huyết thanh được báo cáo trong các đường cong này là nồng độ của vi rút được ủ trước với huyết thanh trong 1 giờ. Tất cả các xét nghiệm đều được lặp lại, nhưng một số cặp virus huyết thanh có số đọc bổ sung khi chúng tôi chạy lại các cặp virus huyết thanh đã chọn để xác nhận rằng kết quả vẫn nhất quán trong những ngày thử nghiệm. Trong mọi trường hợp, tính nhất quán hàng ngày là tốt và các giá trị được báo cáo là ic50 trung bình cho tất cả các phép đo. Sa mạc Cistanche polysacarit có thể làm giảm hàm lượng MDA trong não, tim và gan của các mô hình động vật bị suy giảm miễn dịch, tăng hoạt động telomerase trong mô tim và não, chức năng thực bào của đại thực bào phúc mạc, phản ứng tăng sinh của tế bào lympho, hàm lượng IL-2 trong tế bào lympho T lá lách và nồng độ ion canxi trong tế bào tuyến ức. Các chỉ số này chỉ ra rằng polysacarit cistanche có thể tăng cường chức năng miễn dịch.

Người giới thiệu

1. Addetia A, Crawford KHD, Dingens A, Zhu H, Roychoudhury P, Huang ML, et al. Trung hòa kháng thểtương quan với khả năng bảo vệ khỏi SARS-CoV-2 ở người trong đợt bùng phát tàu cá vớiTỷ lệ tấn công cao. J lâm sàng Vi sinh vật. 2020; 58. https://doi.org/10.1128/JCM.02107-20 PMID: 32826322

2. Lumley SF, O'Donnell D, Stoesser NE, Matthews PC, Howarth A, Hatch SB, et al. Tình trạng kháng thể vàTỷ lệ nhiễm SARS-CoV-2 ở nhân viên chăm sóc sức khỏe. 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, et al. An toàn và hiệu quả củaVắc xin BNT162b2 mRNA Covid-19. N Engl J Med. 2020;0: không. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577 PMID: 33301246

4. Alsoussi WB, Turner JS, Case JB, Zhao H, Schmitz AJ, Zhou JQ, et al. Một kháng thể có khả năng trung hòaBảo vệ chuột khỏi nhiễm trùng-2 SARS-CoV. Miễn dịch J. 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. Tương quan của protecchống lại SARS-CoV-2 ở khỉ nâu. Thiên nhiên. 2020; 1–8. https://doi.org/10.1038/s41586-020-03041-6 PMID: 33276369

6. Tường AC, Park YJ, Tortorici MA, Tường A, McGuire AT, Veesler D. Cấu trúc, chức năng và tính kháng nguyêncủa SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein. Tế bào. 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, et al. Có khả năng trung hòa và bảo vệkháng thể của con người chống lại SARS-CoV-2. Thiên nhiên. 2020; 584: 443–449. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2548-6 PMID: 32668443

8. Edridge AWD, Kaczorowska J, Hoste ACR, Bakker M, Klein M, Loens K, et al. coronavirus theo mùamiễn dịch bảo vệ là ngắn hạn. Nat Med. 2020; 26:1691–1693. https://doi.org/10.1038/s41591-020-1083-1 PMID: 32929268

9. Hendley JO, Fishburne HB, Jack M. Gwaltney J. Nhiễm vi-rút corona ở người trưởng thành đang đi làm. là RevHô hấp 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. Tăng hiệu giá kháng thể đối với virus corona ở ngườiOC43 và 229E trong các gia đình ở Seattle trong giai đoạn 1975–1979. Là J Epidemiol. 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, et al. Tính thời vụ và khả năng miễn dịchđối với vi-rút corona theo mùa đã được phòng thí nghiệm xác nhận (HCoV-NL63, HCoV-OC43 và HCoV-229E): kết quảtừ nghiên cứu đoàn hệ Flu Watch. Chào mừng bạn mở Res. 2020; 5 giờ 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, et al. Sự phân rã nhanh chóng củaKháng thể chống–SARS-CoV-2 ở những người mắc bệnh Covid nhẹ-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, et al. Động lực trung hòa chốngchuẩn độ cơ thể trong những tháng sau khi nhiễm SARS-CoV-2. J lây nhiễm 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, et al. Sự tiến hóa của kháng thểMiễn dịch với SARS-CoV-2. Thiên nhiên. 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, et al. SARS chức năngCoV-2-ký ức miễn dịch đặc hiệu vẫn tồn tại sau COVID nhẹ-19. Tế bào. 2020 [trích dẫn ngày 8 tháng 12 năm 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. Kháng thể trung hòa mạnhnhiễm SARS-CoV-2 vẫn tồn tại trong nhiều tháng. Khoa học. 2020; 370: 1227–1230. https://doi.org/10.1126/khoa học.abd7728 PMID: 33115920

17. Đi văng RB, Kasel JA. Miễn dịch với bệnh cúm ở người. Annu Rev Microbiol. 1983; 37:529–549. https://doi.org/10.1146/annurev.mi.37.100183.002525 PMID: 6357060