Что на самом деле означает "защита" от COVID?
Спустя более двух лет после начала пандемии COVID-19 ученые все еще ломают голову над основным вопросом: есть ли что-то, что можно измерить, чтобы определить, защищены ли люди?
Исследователи называют такие показатели "коррелятами защиты" - индикаторами того, что человек вряд ли серьезно заболеет при заражении таким патогеном, как SARS-CoV-2. До сих пор данные были сосредоточены на одном параметре: нейтрализующих антителах. Эти специализированные белки, вырабатываемые B-клетками, после инфицирования или вакцинации, помогают защититься от будущего заболевания, блокируя проникновение вируса в клетки. Эта защита недолговечна. Уровень антител начинает снижаться через несколько месяцев. Однако "мы не видим, чтобы число госпитализаций росло так же быстро, как снижается уровень антител", - говорит иммунолог Э. Джон Уэрри из Университета Пенсильвании. "Так что же происходит?"
Ключевым источником защиты для ранее инфицированных, по его мнению и мнению других экспертов, являются Т-клетки памяти. Эти стойкие иммунные клетки не обязательно спасают от инфекции, но не дают легким симптомам усугубляться. Для этого они распознают фрагменты вируса или других захватчиков и активируют процессы, которые помогают другим иммунным клеткам или уничтожают инфицированные клетки.
Учитывая их постоянство, уровень Т-клеток, измеренный у большого количества людей после инфекции или вакцинации, может помочь определить корреляцию защиты. Более того, 21 апреля Уэрри и десятки других исследователей, врачей и представителей биотехнологий направили письмо в Управление по контролю за продуктами и лекарствами США, призывая его отслеживать количество Т-клеток наряду с уровнем антител, чтобы лучше оценить иммунитет на уровне города, штата или страны для определения эффективности новых вакцин, находящихся на рассмотрении регулирующих органов.
"Необходимость в большом количестве вакцинных доз нецелесообразна на популяционном уровне. Нам нужны вакцины, которые дают более широкую защиту и действуют дольше, и нам предстоит важная работа", - заявил Офер Леви, один из подписантов письма, на недавнем пресс-брифинге Гарвардской медицинской школы. Леви руководит Программой создания специфических вакцин в Бостонской детской больнице и входит в состав Консультативного комитета FDA по вакцинам и сопутствующим биологическим продуктам (VRBPAC).
В отличие от нейтрализующих антител, Т-клетки распознают широкий набор мишеней у вируса. В то время как антитела прикрепляются к небольшим фрагментам шипов на поверхности SARS-CoV-2 - Т-клетки распознают не только фрагменты шипов, но и широкий спектр других вирусных белков. Каждый фрагмент представлен на поверхности клетки набором молекул, называемых антигенами лейкоцитов человека (HLA), которые различаются у разных людей. (HLA-типирование используется для подбора пациентов и доноров для переливания крови или трансплантации костного мозга).
В результате Т-клетки каждого человека "видят" сегменты белка шипа по-разному, потому что их удерживают разные вспомогательные белки, говорит Брайан Баркер, иммунолог из Университета Дрю. Одно из преимуществ этого процесса заключается в том, что он делает Т-клетки менее уязвимыми для вирусной эволюции. Даже если некоторые фрагменты вирусного белка, на которые нацеливаются Т-клетки, эволюционировали, чтобы избежать иммунной атаки, другие остаются неизменными мишенями. Когда вирус передается другому человеку, его Т-клетки могут выбрать эти неизмененные фрагменты. "Если вирус пытается ускользнуть от ваших Т-клеток, а затем передается мне, то все это уклонение и вся эволюция, которую он проделал, бесполезны, потому что моя иммунная система показывает другую цель", - говорит Баркер. "Вирусу очень трудно эволюционировать в обход Т-клеток".
Исследования подтверждают это. В исследовании, описанном в январской статье в журнале Cell, ученые из Института иммунологии Ла Джолла проанализировали кровь 96 взрослых в разные сроки после вакцинации против COVID. К шести месяцам после вакцинации уровень нейтрализующих антител значительно снизился, в то время как реакция Т-клеток оставалась сильной даже против Омикрона. Более того, в другом исследовании испытуемые продемонстрировали наличие высококачественной памяти Т-клеток независимо от того, сколько раз они подвергались воздействию вируса в результате вакцинации или инфекции. При этом Т-клетки не поддавались "истощению" - дисфункциональному состоянию, которое может возникнуть при хронической стимуляции и которое, как опасались некоторые ученые, может возникнуть при повторных вакцинациях. Эти результаты были опубликованы 5 апреля в журнале Nature Immunology.
Тем не менее, необходимо уделять больше внимания исследованиям Т-клеток, поскольку, несмотря на все то, что было продемонстрировано до сих пор, лишь немногие исследования напрямую доказали, что Т-клетки помогают защититься от COVID. "Мы все думаем, что это так, но на самом деле это очень трудно доказать", - говорит Пол Томас, иммунолог из Детской исследовательской больницы Святого Иуды в Мемфисе, штат Теннесси, который возглавлял исследование.
В ходе одного эксперимента ученые отобрали плазму крови у макак, которых они заразили вирусом SARS-CoV-2, и обнаружили, что вливание плазмы крови наивным животным помогает им противостоять последующим инфекциям. Если же исследователи истощали Т-клетки из плазмы перед переливанием, то реципиентам становилось хуже. Доказательства в пользу защитных Т-клеток также получены из небольших исследований на людях, в которых раковые больные с ослабленным ответом антител выживали лучше, если у них было больше Т-клеток. Но иммунологи все еще нуждаются в дополнительных ответах. Если Т-клетки памяти действительно способствуют иммунной защите, как долго они сохраняются в крови? Сколько их нужно, чтобы предотвратить тяжелое заболевание?
"Мы не знаем ответов ни на один из этих вопросов, потому что мы не измеряем количество Т-клеток памяти у достаточного количества пациентов", - говорит Уэрри.
Даже в отсутствие широкомасштабного мониторинга исследователи изучали Т-клетки пациентов на протяжении всей пандемии. Например, лаборатория Уэрри провела глубокий анализ иммунных реакций у 60-80 вакцинированных людей в течение более года, но только у нескольких из них были выявлены прорывные инфекции (инфекции после вакцинации - прим.пер.). Полученные данные интригуют, но "нет статистической возможности узнать, заразились ли они потому, что их Т-клетки были низкими, или потому, что они придерживались рискованного поведения, например, ходили в бары каждую ночь", - говорит он.
Чтобы получить ответы на эти вопросы, потребуется отследить от тысяч до десятков тысяч людей, говорит Уэрри. С такой большой когортой анализ каждого человека может быть намного проще - исследователи смогут выяснить, сколько у человека специфических Т-клеток к вирусу SARS-CoV-2 и в каком диапазоне показателей Т-клеток он находится.
Основная проблема в продвижении вперед - техническая: Т-клетки гораздо сложнее изучать, чем антитела. Стандартизированные анализы позволяют измерять антитела, специфичные к SARS-CoV-2, в десятках тысяч образцов крови ежедневно, и этот процесс можно автоматизировать с помощью роботов. Т-клетки сначала нужно очистить из образцов крови - процедура, требующая нескольких часов работы лаборанта - затем культивировать клетки, стимулировать их пептидами SARS-CoV-2 и измерять секретируемые молекулы. Протоколы для Т-клеток "гораздо сложнее", - говорит Джон Альтман, иммунолог из Университета Эмори. Проведение анализа в больших масштабах "было бы очень дорогим, трудоемким и трудным для контроля и стандартизации в разных местах".
Основная мотивация для измерения ответов Т-клеток "состоит в том, чтобы направлять принятие решений по улучшению вакцин", - говорит Альтман. "Нам не нужны данные, которые дадут нам лучшие идеи о том, что делать. У нас уже есть разумные идеи о том, что делать, и мы должны просто их выполнять". В комментарии к статье в журнале Nature Immunology в прошлом месяце Альтман предложил укрепить иммунную память, расширив число потенциальных мишеней SARS-CoV-2, с которыми иммунная система готова бороться. Этого можно добиться путем включения дополнительных антигенов, не являющихся фрагментами шипов, в будущие формулы вакцин для стимулирования иммунного ответа - такая стратегия уже применяется в пептидных вакцинах, стимулирующих Т-клетки.
Исследователи, по сути, работают над рационализацией процесса тестирования Т-клеток. По словам Уэрри, измерение Т-клеток - сложная задача, но он изложил несколько новых подходов в статье, опубликованной 24 марта в журнале Science Immunology. Один из них - анализ, который позволяет обойти трудоемкую очистку клеток и манипуляции, обнаруживая активированные Т-клетки в образцах крови, помещенных в пробирки, предварительно смешанные с фрагментами белков SARS-CoV-2. Другой подход, который является более дорогостоящим, но может быть легче масштабирован, использует секвенирование ДНК для обнаружения специфических для SARS-CoV-2 Т-клеток в образцах цельной крови вместо более громоздких методов, которые измеряют молекулы, выделяемые очищенными Т-клетками.
По словам Уэрри, письмо в FDA получило "огромный отклик" от многих, кто согласился с тем, что измерение Т-клеток должно быть важным для будущих исследований вакцин. "Это был один из самых единодушных типов откликов, которые я когда-либо видел, учитывая, насколько мы поляризованы сейчас. Я думаю, что появился некоторый стимул".
