Koronavirus Manusia Boleh Meningkatkan Kekebalan Melalui Cistanche

Abstrak

Terdapat banyak minat dalam imuniti antibodi terhadap coronavirus. Walau bagaimanapun, tidak jelas sama ada coronavirus berkembang untuk mengelakkan imuniti ini dan, jika ya, seberapa cepat. Di sini, kami menangani soalan ini dengan menerangkan evolusi sejarah coronavirus manusia 229E. Kami mengenal pasti serum manusia dari tahun 1980-an dan 1990-an yang telah meneutralkan titer terhadap 229E kontemporari yang setanding dengan titer anti-SARS-CoV-2 yang disebabkan oleh jangkitan atau vaksinasi SARS-CoV-2. Kami menguji serum ini terhadap strain 229E yang diasingkan selepas pengumpulan serum dan mendapati titer peneutralan rendah terhadap virus "masa depan" ini. Dalam sesetengah kes, sera yang mampu meneutralkan strain 229E kontemporari dengan titer 1:100 gagal mengesan strain yang diasingkan 8-17 tahun kemudian. Pengurangan dalam peneutralan virus "masa hadapan" adalah disebabkan oleh evolusi antigen virus pada tahap puncak, terutamanya dalam domain pengikat reseptor. Jika keputusan ini boleh diekstrapolasi kepada coronavirus lain, maka kemas kini biasa vaksin SARS-CoV-2 mungkin disyorkan. Pada masa yang sama, penyelidik sedang mencari ubat baharu untuk meningkatkan imuniti terhadap COVID-19. Cistanche tubulasa, contohnya.

pengenalan

Pandemik SARS-CoV-2 perlu segera menentukan keberkesanan imuniti antibodi terhadap jangkitan SARS-CoV-2. Bukti setakat ini menjanjikan. Antibodi peneutralan dan anti-spike yang dicetuskan oleh jangkitan semula jadi dikaitkan dengan pengurangan jangkitan manusia, dan vaksin yang mencetuskan antibodi tersebut sangat melindungi. Penemuan pada manusia ini disahkan oleh banyak kajian haiwan yang menunjukkan bahawa antibodi yang meneutralkan puncak SARS-CoV-2 melindungi daripada jangkitan dan penyakit.

Walau bagaimanapun, manusia berulang kali dijangkiti semula dengan selesema biasa" coronavirus 229E, OC43, HKU1 dan NL63. Sebagai contoh, kajian serologi telah menunjukkan bahawa orang yang dijangkiti biasa dijangkiti 229E setiap 2-3 tahun, walaupun kadar jangkitan yang lebih rendah dan tiada jangkitan semula 229E dilaporkan dalam 4-kajian tahun yang mengenal pasti jangkitan mengikut kriteria ujian PCR positif dalam penyakit pernafasan. Walau apa pun, fakta bahawa kejadian jangkitan semula coronavirus selesema agak tinggi telah menyebabkan kebimbangan bahawa imuniti coronavirus tidak "tahan lama." Kebimbangan tersebut pada mulanya tertumpu pada kemungkinan tindak balas imun itu sendiri mungkin tidak bertahan. Kemungkinan ini kini nampaknya tidak mungkin kerana jangkitan SARS-CoV-2 mendorong antibodi peneutralan dan sel B memori, dengan dinamik serupa dengan virus pernafasan lain.Kedua-dua cistanche polysaccharide dan creinoside boleh meningkatkan aktiviti enzim jantung dan tisu otak, meningkatkan fungsi fagositosis sel rongga perut, dan meningkatkan tindak balas proliferatif limfosit.

Gambar: Faw Cistanche

Virus ventrikel

Tetapi walaupun dalam menghadapi antibodi yang lama berkesan, virus boleh dijangkiti semula oleh mekanisme lain: evolusi antigen. Jangkitan virus influenza, contohnya, menghasilkan antibodi yang biasanya melindungi manusia daripada strain yang sama selama sekurang-kurangnya beberapa dekad. Malangnya, virus influenza mengalami evolusi antigen yang pantas untuk mengelak antibodi ini, bermakna walaupun imuniti terhadap ketegangan virus asal bertahan selama beberapa dekad, manusia mudah dijangkiti oleh keturunan mereka dalam masa kira-kira lima tahun. Evolusi antigen yang berterusan ini adalah sebab mengapa vaksin selesema sentiasa dikemas kini.

Di sini, kami menilai secara eksperimen sama ada coronavirus 229E telah terlepas daripada peneutralan dalam sera poliklonal manusia dengan membina semula evolusi virus itu sejak beberapa dekad yang lalu. Kami mendapati bahawa serum sejarah yang berkesan meneutralkan virion pseudotaip pancang 229E kontemporari secara amnya menunjukkan sedikit atau tiada aktiviti terhadap pancang strain 229E yang diasingkan 8-17 tahun kemudian. Sebaliknya, serum moden daripada orang dewasa biasanya meneutralkan puncak sejumlah besar virus sejarah, manakala serum moden daripada kanak-kanak paling baik meneutralkan puncak virus terkini yang telah beredar sepanjang hayat kanak-kanak. Corak ini telah ditafsirkan sebagai pancang evolusi antigen, terutamanya dalam domain pengikat reseptor. Jika SARS-CoV-2 mengalami evolusi antigenik yang sama pesat, mungkin dinasihatkan untuk mengemas kini vaksin secara berkala agar seiring dengan evolusi virus. Atau melalui cara lain untuk meningkatkan kadar percambahan limfosit, meningkatkan keupayaan fagositosis makrofaj. Cistanche tubulosa telah didapati meningkatkan fungsi sel-T dan kapasiti fagositosis makrofaj.

Pic: Faedah Cistanches

hasil

Analisis filogenetik telinga 229E telah dijalankan untuk menentukan strain sejarah untuk kajian eksperimen

Kami menumpukan penyelidikan kami pada protein spike virus kerana ia adalah sasaran utama untuk meneutralkan antibodi dan kerana antibodi anti-spike ialah parameter imun yang paling baik dikaitkan dengan perlindungan manusia terhadap jangkitan coronavirus.

Memandangkan SARS-CoV-2 telah beredar pada manusia selama lebih daripada setahun, kita perlu memilih coronavirus lain dengan sejarah evolusi yang lebih luas. Daripada empat coronavirus selesema biasa yang endemik kepada manusia, dua coronavirus A 229E dan NL63 serupa dengan SARS-CoV-2 kerana ia mengikat reseptor protein melalui domain pengikat reseptor dalam pancang. Sebaliknya, dua beta corona-virus OC43 dan HKU1 mengikat reseptor glycan melalui domain n-terminal spike. Antibodi yang menyekat pengikatan reseptor mendominasi aktiviti peneutralan imun yang disebabkan oleh jangkitan SARS-CoV-2, jadi kami menyimpulkan bahawa walaupun SARS-CoV-2 ialah coronavirus jenis B, evolusi antigenisitinya berkemungkinan besar diramalkan oleh dua coronavirus manusia A yang juga menggunakan reseptor protein pengikat RBD. Daripada dua virus itu, kami memilih 229E kerana ia mula dikenal pasti pada manusia 50 tahun lalu, manakala NL63 hanya ditemui pada tahun 2003.

Kami mengekstrapolasi pokok filogenetik duri 229E daripada pengasingan manusia langsung atau terlewat, tidak termasuk strain yang lebih tua yang telah diluluskan secara meluas di makmal. Pokok ini mempunyai beberapa ciri penting. Pertama, ia bertindak seperti jam, dengan jujukan perbezaan berkadar dengan tarikh pengasingan virus. Kedua, pokok itu "berbentuk tangga" dengan dahan pendek pada batangnya. Bentuk tangga bagi filogeni 229E sebelum ini telah diperhatikan, ciri virus seperti influenza, di mana tekanan imun mendorong pusing ganti populasi dengan memilih varian antigen. Ketiga, menyusun urutan mengikut tarikh dan bukannya mengikut negara kuarantin. Filogeni yang disusun mengikut tarikh dan bukannya lokasi geografi menunjukkan penyebaran global yang pesat, satu lagi ciri virus influenza manusia. Akhir sekali, walaupun terdapat beberapa penggabungan semula dalam telinga, ia adalah antara strain yang berkait rapat dan tidak menjejaskan topologi pokok yang lebih luas. Kandungan MDA dalam tisu jantung, hati dan otak tikus model penuaan subakut akibat D-galaktosa telah dikurangkan dengan ketara oleh litenosin, aktiviti telomerase dalam jantung dan tisu otak meningkat dengan ketara, fungsi fagositosis makrofaj peritoneal telah dipertingkatkan, dan tindak balas percambahan limfosit dan kandungan IL-2 dalam darah periferi telah meningkat dengan ketara. Ia menunjukkan bahawa litenoside boleh meningkatkan fungsi imun.

Pic: Kesan cistanche meningkatkan imuniti

Perbincangan

Kami telah menunjukkan secara eksperimen bahawa lonjakan coronavirus manusia mempunyai kadar evolusi antigen yang mencukupi untuk mengelakkan peneutralan banyak serum manusia poliklonal dalam tempoh satu hingga dua dekad. Penemuan menunjukkan bahawa satu sebab manusia berulang kali dijangkiti coronavirus bermusim mungkin kerana evolusi pancang virus menghakis imuniti yang dicetuskan oleh jangkitan sebelumnya.

Seberapa pantas antigen 229E berkembang berbanding virus influenza? Terutama, kami tidak menemui kajian yang mengukur kadar di mana evolusi influenza menghakis peneutralan dalam serum manusia. Walau bagaimanapun, banyak kajian telah menguji evolusi antigen influenza menggunakan perencatan hemagglutinasi dalam sera ferret yang dijangkiti dengan strain virus tunggal. Kadar di mana 229E dinetralkan oleh serum manusia adalah beberapa kali lebih perlahan daripada kadar di mana virus influenza A/H3N2 dinetralkan oleh serum ferret, tetapi setanding dengan kadar virus influenza b melarikan diri. Walau bagaimanapun, sera ferret yang dijangkiti dengan satu strain virus influenza cenderung untuk mengenali lebih sedikit strain daripada sera manusia yang dijangkiti beberapa kali dengan beberapa strain. Oleh itu, HAI serum ferret mungkin melebihkan kadar hakisan evolusi influenza pada peneutralan serum manusia yang sebenar. Dalam hal ini, kerja lanjut diperlukan untuk membuat perbandingan positif terhadap evolusi antigen virus ini.

Persoalan besar ialah apakah maksud kerja kami untuk evolusi kemungkinan antigen untuk SARS-CoV-2. Walaupun mustahil untuk mengetahui sama ada SARS-CoV-2 akan berkembang seperti 229E, pastinya mutasi yang menjejaskan peneutralan serum pada manusia poliklonal sudah ada dalam keturunan SARS-CoV-2, walaupun sebahagian besar daripada populasi masih naif dan oleh itu berkemungkinan mempunyai sedikit tekanan imun terhadap virus. Tetapi menurut pemerhatian kami, walaupun coronavirus manusia berkembang untuk mengelakkan imuniti peneutralan, dua fakta menawarkan harapan. Pertama, tahap imuniti yang diperlukan untuk mencegah COVID yang teruk-19 mungkin lebih rendah, mungkin kerana perjalanan penyakit yang lebih perlahan mempunyai lebih banyak masa untuk meningkatkan tindak balas imun daripada virus "lebih cepat" seperti influenza. Penjelasan optimistik ialah penyakit itu biasanya ringan, walaupun antigen virus berkembang untuk membolehkan jangkitan semula. Kedua, kebanyakan vaksin SARS-CoV-2 terkemuka menggunakan teknologi baharu, seperti penghantaran berasaskan MRNa, yang boleh mengemas kini vaksin dengan mudah jika evolusi antigen berlaku. Oleh itu, kami mencadangkan bahawa evolusi SARS-CoV-2 harus dipantau untuk mutasi antigen yang mungkin mencadangkan kemas kini vaksin biasa.

Klik di sini untuk meningkatkan imuniti-19 COVID anda

Ujian peneutralan

Sel 293T yang digunakan dalam eksperimen peneutralan telah ditransfeksi dengan APN dan TMPRSS2 dan disemai mengikut titer virus yang diterangkan di atas. Percubaan peneutralan dilakukan 20-24 jam selepas sel disemai ke dalam 96-plat perigi. Mula-mula, sampel serum yang tidak diaktifkan haba telah dicairkan 1:10 dalam medium pertumbuhan D10, kemudian secara berturut-turut 3 kali dalam 96-plat "penetapan" telaga salutan tc, akhirnya mencairkan setiap sampel sebanyak 7 kali. Setiap sampel serum dicairkan dua kali. Setiap lentivirus spike-pseudotyped 229E kemudiannya dicairkan untuk mencapai bacaan luciferase kira-kira 200,000 RLU setiap telaga. Jumlah virus yang sama kemudiannya ditambah kepada setiap telaga virus dan plat "kultur" serum, yang diinkubasi pada 37˚C dan 5 peratus CO2 selama 1 jam, selepas itu 100 uL setiap campuran virus dan serum dipindahkan ke 293T-APN -Plat sel TMPRSS2 yang disemai sehari sebelumnya. Hidangan kultur diinkubasi pada suhu 37˚C dan 5 peratus CO2 selama kira-kira 50-52 jam, dan isyarat luciferase dibaca seperti yang diterangkan di atas untuk penentuan titer virus.

Setiap plat peneutralan mengandungi senarai Perigi kawalan positif yang terdiri daripada sel dan virus, dikultur dalam medium D10 tetapi bebas daripada serum dan kawalan negatif yang terdiri daripada virus tetapi bebas daripada sel (kami juga mengesahkan bahawa keputusan yang serupa diperoleh menggunakan kawalan negatif sel sahaja). Selepas menolak bacaan latar belakang untuk kumpulan kawalan negatif, skor infektiviti dikira pada setiap pencairan serum sebagai skor isyarat untuk kumpulan kawalan positif (purata merentasi dua lubang kawalan positif dalam setiap baris). Kami kemudiannya menggunakan lengkung neutral untuk memuatkan 2-parameter lengkung Bukit dengan garis pangkal tetap pada 1 dan 0. Ambil perhatian bahawa kepekatan serum yang dilaporkan dalam lengkung ini ialah kepekatan virus yang dipraeram dengan serum selama 1 jam. Semua ujian telah diulang, tetapi beberapa pasangan serovirus mempunyai bacaan tambahan semasa kami menjalankan semula pasangan serovirus terpilih untuk mengesahkan bahawa keputusan kekal konsisten sepanjang hari percubaan. Dalam semua kes, ketekalan harian adalah baik dan nilai yang dilaporkan ialah purata ic50 untuk semua ukuran. Polisakarida Desert Cistanche boleh mengurangkan kandungan MDA dalam otak, jantung dan hati model haiwan yang terjejas imun, meningkatkan aktiviti telomerase dalam jantung dan tisu otak, fungsi fagositosis makrofaj peritoneal, tindak balas percambahan limfosit, kandungan IL-2 dalam limfosit T limpa dan kepekatan ion kalsium dalam sel timus. Penunjuk ini menunjukkan bahawa polisakarida cistanche boleh meningkatkan fungsi imun.

Rujukan

1. Addetia A, Crawford KHD, Dingens A, Zhu H, Roychoudhury P, Huang ML, et al. Meneutralkan AntibodKaitkan dengan Perlindungan daripada SARS-CoV-2 pada Manusia semasa Wabak Kapal Perikanan denganKadar Serangan Tinggi. J Clin Microbiol. 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. Status Antibodi danInsiden Jangkitan-2 SARS-CoV dalam Pekerja Penjagaan Kesihatan. 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. Keselamatan dan KeberkesananBNT162b2 mRNA Covid-19 Vaksin. N Engl J Med. 2020;0: batal. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577 PMID: 33301246

4. Alsoussi WB, Turner JS, Case JB, Zhao H, Schmitz AJ, Zhou JQ, et al. Antibodi yang Berpotensi MeneutralkanMelindungi Tikus daripada Jangkitan-2 SARS-CoV. J Immunol. 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. Kaitan protecmelawan SARS-CoV-2 dalam kera rhesus. alam semula jadi. 2020; 1–8. https://doi.org/10.1038/s41586-020-03041-6 PMID: 33276369

6. Dinding AC, Park YJ, Tortorici MA, Dinding A, McGuire AT, Veesler D. Struktur, Fungsi dan Antigenisitidaripada SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein. sel. 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. Berpotensi meneutralkan dan melindungiantibodi manusia asli terhadap SARS-CoV-2. alam semula jadi. 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. Koronavirus bermusimimuniti pelindung adalah jangka pendek. 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. Jangkitan Coronavirus dalam Orang Dewasa yang Bekerja. Am RevRespirator 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. Peningkatan titer antibodi kepada virus korona manusiaOC43 dan 229E dalam keluarga Seattle semasa 1975–1979. Am 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. Bermusim dan imunitikepada coronavirus bermusim yang disahkan oleh makmal (HCoV-NL63, HCoV-OC43 dan HCoV-229E): keputusandaripada kajian kohort Flu Watch. Ucapan Terbuka Selamat Datang. 2020; 5: 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. Pereputan PantasAnti-SARS-CoV-2 Antibodi pada Orang yang mempunyai Covid Ringan-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. Dinamik peneutralan antititer badan dalam beberapa bulan selepas jangkitan SARS-CoV-2. J Jangkitan 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. Evolusi AntibodiKekebalan kepada SARS-CoV-2. alam semula jadi. 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 berfungsiCoV-2-memori imun khusus kekal selepas COVID ringan-19. sel. 2020 [dipetik 8 Dis 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. Antibodi peneutral yang teguhiaitu jangkitan SARS-CoV-2 berterusan selama berbulan-bulan. Sains. 2020; 370: 1227–1230. https://doi.org/10.1126/science.abd7728 PMID: 33115920

17. Pelamin RB, Kasel JA. Kekebalan terhadap influenza pada manusia. Annu Rev Microbiol. 1983; 37: 529–549. https://doi.org/10.1146/annurev.mi.37.100183.002525 PMID: 6357060