COVID-19患者的深度免疫分析揭示了具有治療意義的獨(dú)特免疫類(lèi)型
新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)是由嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒2(SARS-CoV-2)感染引起的,許多患者出現(xiàn)嚴(yán)重的呼吸系統(tǒng)疾病,需要住院和機(jī)械通氣。雖然大多數(shù)患者康復(fù)了,但病情復(fù)雜,病死率可高達(dá)10%。目前,在世界范圍內(nèi)已確診的感染人數(shù)超過(guò)3300萬(wàn)人,造成100余萬(wàn)人死亡。
人類(lèi)免疫反應(yīng)如何控制或加劇COVID-19目前尚不清楚,而明確疾病急性期的免疫應(yīng)答有助于確定治療方法和研制有效的疫苗。為了明確病毒感染期間免疫應(yīng)答和發(fā)病機(jī)制與臨床表現(xiàn)之間的相關(guān)性,Divij Mahew等學(xué)者對(duì)COVID-19患者、康復(fù)個(gè)體及健康個(gè)體進(jìn)行了對(duì)比研究,結(jié)果發(fā)表在2020年9月的Science期刊上,題為《Deep immune profiling of COVID-19 patients reveals distinct immunotypes with therapeutic implications》。
研究的對(duì)象分為三組:COVID-19患者組(149人)、康復(fù)個(gè)體組(46人)和健康個(gè)體組(70人),采集血樣,綜合分析約200個(gè)免疫特征參數(shù),同時(shí)采用高維細(xì)胞計(jì)數(shù)技術(shù)對(duì)外周血單核細(xì)胞進(jìn)行分析和比較。以此來(lái)分析SARS-CoV-2感染的免疫學(xué)與臨床模式、疾病嚴(yán)重程度和進(jìn)展之間的關(guān)系。
結(jié)果顯示:
1. 臨床特征的相關(guān)性分析顯示:COVID-19不同嚴(yán)重程度指標(biāo)與臨床特征或干預(yù)措施相關(guān),例如D-dimer、作用于血管的藥物等,而白細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等都與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)的指標(biāo)(APACHE III、IL6)之間存在相關(guān)性。同樣,年齡、死亡率與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)指標(biāo)和炎癥、并存病等都存在相關(guān)性。
2. 與健康組和康復(fù)組相比,COVID-19患者B細(xì)胞和CD3 T細(xì)胞的頻率降低,反映臨床淋巴細(xì)胞減少;而非B細(xì)胞和非T細(xì)胞的相對(duì)頻率相應(yīng)升高。較低的T細(xì)胞計(jì)數(shù)與臨床炎癥標(biāo)志物有關(guān),包括鐵蛋白、D-dimer和hsCRP。因此,COVID-19患者表現(xiàn)出復(fù)雜的臨床特征可能與淋巴細(xì)胞群改變相關(guān)。
3. 對(duì)125例住院患者進(jìn)行高維細(xì)胞計(jì)數(shù)分析發(fā)現(xiàn),部分患者的的CD4和CD8 T細(xì)胞被激活,而部分患者的T細(xì)胞應(yīng)答則受到限制。通過(guò)檢測(cè)KI67表達(dá)和CD38、HLA-DR共表達(dá)發(fā)現(xiàn)很多患者體內(nèi)CD4和CD8 T細(xì)胞增殖和激活,與在其他感染(埃博拉病毒和登革病毒感染)中觀察到的抗病毒反應(yīng)一致。
4. 約2/3的患者有漿母細(xì)胞(PB)應(yīng)答,且數(shù)量超過(guò)總B細(xì)胞的30%,約70%的患者產(chǎn)生了SARS-CoV-2特異性抗體(針對(duì)S蛋白的IgG和IgM)。然而,與對(duì)照組相比,約20%的患者T細(xì)胞活化或PB反應(yīng)很少。部分患者體內(nèi)的應(yīng)答反應(yīng)隨時(shí)間而下降,這一現(xiàn)象與典型的抗病毒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)類(lèi)似;然而,在另一些患者體內(nèi)強(qiáng)烈的T細(xì)胞和PB反應(yīng)會(huì)維持穩(wěn)定或隨時(shí)間而增強(qiáng)。
5. 通過(guò)UMAP方法,研究者從檢測(cè)的約200個(gè)免疫特征參數(shù)中提取出三種COVID-19免疫表型:(1)免疫型1與疾病嚴(yán)重程度相關(guān),表現(xiàn)為CD4 T細(xì)胞高度活化,循環(huán)T濾泡輔助細(xì)胞(cTfh)缺乏,CD8“EMRAs”激活,CD8 T細(xì)胞和PBs細(xì)胞過(guò)度激活或衰竭。(2)免疫型2與疾病嚴(yán)重程度不相關(guān),表現(xiàn)為CD4 T細(xì)胞激活較少,Tbet+效應(yīng)CD4和CD8 T細(xì)胞以及增殖記憶B細(xì)胞較少。(3)免疫型3與疾病嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān),缺乏明顯激活的T細(xì)胞和B細(xì)胞應(yīng)答。
有一點(diǎn)需要注意的是:所有三種免疫類(lèi)型的患者都有死亡病例。